Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 49 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ каждого состава при одинаковом давлении прес- сования. Рассчитанные значения плотностей затем усреднялись. Т а б л и ц а 1 Плотность прессовок № п/п Состав ρ п , г/см 3 θ п , % 1 Mo – Ni 6,81 66 2 6,63 64 3 6,70 65 4 Mo 6,67 65 5 6,64 65 6 6,63 65 7 W 11,57 60 8 11,57 60 9 11,64 60 10 W – Ni 12,42 64 11 11,75 61 12 11,74 61 На рис. 2 и в табл. 2 приведены результаты измере- ния плотности ρ сп , θ сп и усадки У спеченных прессо- вок, а также данные испытаний на индентирование. Рис. 2 . Зависимость относительной плотности образцов от температуры спекания Температура спекания 1175 ° С соответствовала гомологической Т сп / Т пл = 0,4 для W и 0,5 для Mo, 1313 ° С – 0,45 и 0,55, 1450 ° С – 0,5 и 0,6 соответ- ственно. Т а б л и ц а 2 Свойства образцов, спеченных в вакуумной печи № п/п Состав t сп , °С ρ сп , г/см 3 θ сп , % У, % E IT , ГПа H IT , МПа 1 Mo–Ni 1450 9,39 92 11,2 264,4 3178 2 1313 8,25 86 8,2 – – 3 1175 7,65 75 5,2 – – 4 Mo 1450 8,17 80 7,3 203,2 2315 5 1313 7,67 74 5,4 – – 6 1175 7,12 69 2,8 – – 7 W 1450 11,53 60 0,2 – – 8 1313 11,56 60 0,3 – – 9 1175 11,62 60 0,4 – – 10 W–Ni 1450 16,98 88 10,5 322,1 3426 11 1313 15,64 80 8,4 – – 12 1175 14,47 74 7,0 – – В табл. 3 приведены результаты измерения плот- ности и усадки прессовок, спеченных в аммиачной плазме тлеющего разряда, их модуль упругости и микротвердость. Т а б л и ц а 3 Свойства образцов, спеченных в плазме тлеющего разряда № п/п Состав t сп , °С ρ сп , г/см 3 θ сп , % У , % E IT , ГПа H IT , МПа 1 Mo–Ni 1450 7,86 77 5,3 257,4 3063 2 Mo 6,83 66 0 172,7 1769 3 W 11,87 61 0 – – 4 W–Ni 16,33 84 10,4 394,1 4131 На рис. 3. изображены диаграммы внедрения, по- лученные на спеченных образцах. По наклону кривой разгрузки можно видеть, что наиболее жесткими яв- ляются образцы, содержащие добавку никеля. Отпе- чатки с минимальной глубиной внедрения индентора, которая определяет площадь контакта и твердость материала, также получены на образцах, содержащих никель. Результаты испытаний образцов из вольфра- ма, не содержащих добавку никеля, не указаны, по- скольку данные образцы имели высокую пористость после спекания при температуре 1450 ° С. Рис. 3 . Диаграммы внедрения образцов: 1 –W–Ni, спекание в плазме; 2 –W–Ni, вакуумное спекание; 3 – Mo – Ni, спекание в плазме; 4 – Mo, спекание в плазме Обсуждение результатов При спекании в вакуумной печи и в аммиачной плазме тлеющего разряда образцы вольфрама, не со- держащие добавку никеля, практически не уплотни- лись. Очевидно, что температура 1450 ° С (0,5 Т пл ) не- достаточна для твердофазного спекания нанопорошка вольфрама. Молибденовые прессовки спекались при указанных выше температурах, однако имели значи- тельную пористость. Добавление 1 мас. %Ni в виде НП в исходную шихту существенно активировало процесс спекания. Это обусловлено появлением при темпера- туре 1450 ° С жидкой фазы – расплава никеля, которая растворяет наночастицы вольфрама в приграничном слое. При изотермической выдержке происходит исчез- новение жидкой фазы за счет диффузионных процес- сов и растворения вольфрама в никеле. Жидкофазное спекание, реализуемое по подобному механизму, резко