Obrabotka Metallov 2013 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (59) 2013 42 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ частиц никеля (см. рис. 3 и формулу (4)) мы име- ем, что температура плавления наночастиц нике- ля диаметром 100 нм составляет всего 1433 °С, т. е. в процессе отжига весь нанопорошок никеля находится в жидком состоянии. С увеличением содержания нанопорошка поры эффективно за- полняются активирующим спекание жидким никелем. После чего дальнейшее увеличение со- держания никеля не приводит к увеличению спе- каемости прессовки. В работе [6] для активации процесса спека- ния использовали электровзрывной нанопоро- шок железа (средний диаметр частиц составлял 140 нм). Прессовки спекали в вакуумной печи при гомологических температурах 0,4…0,85. Время изотермической выдержки составляло 1 ч. Интенсивное уплотнение прессовок из на- нопорошка железа начиналось при гомологиче- ской температуре 0,4 в отличие от образцов из грубодисперсного порошка, заметная усадка ко- торых наблюдалась только при гомологической температуре выше 0,6. При 0,5 Т m прессовки из нанопорошка спекались до относительной плот- ности 94 %, которая не достигалась при спекании обычного порошка даже при 0,85 Т 0 m [6]. Про- цесс спекания нанопорошков железа также лег- ко может быть объяснен в рамках нашей модели. Для этого рассчитаем для нанопорошка железа гомологическую температуру, эквивалентную гомологической температуре 0,6. Для диаметров частиц порошка 10, 20, 40 и 100 нм получаем 0,48, 0,54, 0,57 и 0,59. Таким образом, с увели- чением температуры увеличивается характер- ный размер наночастиц, активирующих процесс спекания нанопорошка. Соответственно растет и плотность образца после спекания. Спекание смесей порошков можно оптимизировать путем подбора нанопорошков разной дисперсности. Например, более тугоплавкий материал может быть приготовлен в виде нанопорошка с более высокой дисперсностью, чем легкоплавкий. По- вышения качества получаемых изделий можно также добиться, контролируя распределение ча- стиц нанопорошка по размерам. Вывод Разработана методика расчета оптимальной температуры отжига прессовок из нанопорошков и прессовок из грубодисперсных порошков, ак- тивированных добавками ультрадисперсных по- рошков. Распределение частиц нанопорошков по размерамопределяет характер активирования спе- кания смесей порошков. Используя нанопорошки с различными распределениями наночастиц по размерам, можно управлять свойствами материа- лов, получаемых при спекании порошков. Список литературы 1. Chernyshev A.P. Effect of nanoparticle size on the onset temperature of surface melting // Materials Letters. – 2009. – V. 63. – P. 1525–1527. 2. Матренин С.В., Ильин А.П., Слосман А.И., Тол- банова Л.О . Активированное спекание вольфрама // Известия ТПУ. – 2008. – Т. 313. – № 3. – С. 83 – 87. 3. Рудской А.И. Нанотехнологии в металлургии. – СПб.: Наука, 2007. – 186 с. 4. Chernyshev A.P . Effect of hydrostatic pressure on self-diffusion in metal nanoparticles // Physica E. – 2009. – V. 41. – P. 1738–1740. 5. Гегузин Я.Е . Физика спекания. – М.: Наука, 1984. – 312 с. 6. Матренин С.В., Ильин А.П., Слосман А.И., Толбанова Л.О. Спекание нанодисперсного порош- ка железа // Перспективные материалы. – 2008. – № 4. – С. 81 – 87. The method of the equivalent sintering temperature calculation 1 L.A. Borynyak, 2 A.P. Chernyshev 1 Novosibirsk State Technical University, Karl Marx avenue, 20, Novosibirsk, 630073, Russian Federation 2 Institute of State Chemistry and Mechanochemistry SB RAS, st. Kutateladze, 18, Novosibirsk, 630128, Russian Federation Abstract The features of the ultrafine powders and their mixtures with coarse powders sintering are considered. The necessity of taking into account the diffusion coefficient and the melting temperature of the dispersion of nanopowders for powder metallurgy process optimization is shown. The technique of selecting the optimal sintering temperature