Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Вкачестве диэлектриков, изолирующих ферромагнитные частицы порошков,используют различные искусственные смолы типа бакелита стирола,аминопласта. А также силиконы, пластмассы, силикаты, жидкое стекло и другиематериалы, хорошо покрывающие частицы ферромагнетика и образующиесплошную изолирующую пленку.Смешивание ферромагнетика со связующим в виде твердого порошкаосуществляют в обычных смесителях, а с жидким –в подогреваемых реакторахпри непрерывном перемешивании до осаждения изоляционной пленки начастицах сплава. Иногда с целью повышения механической прочности проводятмногослойную изоляцию, нанося на частицы ферромагнетика несколько слоевдиэлектрика.Некоторые свойства магнитодиэлектриков приведены в таблице 35.Таблица 35 –Свойства магнитодиэлектриковРазмер зерен, мкмМагнитнаяпроницаемостьµУдельноеэлектросопротивление,мкОМ·мКарбонильноежелезо3 –2015 –600,1Пермаллой5 –2575 –850,05 –0,254 –801250,4 –0,510 –10010 –600,8МатериалМолибденовыйпермаллойАльсиферПараметрами, характеризующими структуру магнитодиэлектрика, являютсякоэффициент объемного заполнения ферромагнитной фазой, общая поверхностьчастиц ферромагнетика, средняя толщина прослоек между частицами илитолщина диэлектрической пластинки и объемная концентрация диэлектрическойфазы.Ферриты представляют собой класс магнитных материалов, состоящих изоксидов железа (Fe2O3) и других металлов (NiO, MgO, ZnO, MnO, CuO, BaO идр.).
Состав ферритов можно записать формулойМеО ⋅ Fe 2 O 3где Me –двухвалентный металл.Компоненты, входящие в ферриты, образуют между собой обширныеобласти твердых растворов, в которых присутствуют магнитные материалы сочень широким диапазоном свойств. Эти материалы могут быть магнитнотвердыми и магнитно-мягкими.Процесс производства ферритов представляет собой сложный комплекстехнологических операций, так как электромагнитные свойства ферритовизменяются при незначительных отклонениях от состава шихты, зернистостипорошков, удельного давления при прессовании, температуры и времениспекания.Процесс производства ферритов состоит из следующих этапов:– составление, смешивание, помол и отжиг шихты;– введение пластификаторов, второе смешивание с помолом и протиркашихты;– прессование и спекание.В зависимости от состава ферритов их спекание проводят при температурахот 900 до 1400 °С в воздушной среде.
Однако в некоторых случаях применяютинертную среду. После обжига изделия проверяют на отсутствие трещин, сколов,сохранение конфигурации и размеров, а также на электромагнитные параметры.Магнитные свойства ферритов зависят от химического состава, условийспекания и режима последующего охлаждения. В зависимости от этих условийферриты могут иметь начальную магнитную проницаемость от единицы до 4000.Индукция насыщения ферритов бывает не высокой.
Так при полях в 8–12 кА/миндукция насыщения составляет не более 0,4 Тл. Ферриты труднонамагничиваются, и полное магнитное насыщение у них наступает при оченьсильных полях.Удельное электрическое сопротивление ферритов колеблется в пределах0,1·105 Ом·м, в то время как у металлов оно составляет не более 10-6 Ом ⋅ м .Ферриты представляют собой соединения сложного структурного строения.Наиболее распространены ферриты типа шпинели, у которых элементарныеячейки аналогичны природному минералу MgO ⋅ Al2 O 3 .
Имеются ферриты сгексагональной решеткой, строение которых аналогично природному материалуPb(Fe ⋅ Mn )12 O19 . Кроме того существуют ферриты с элементарной ячейкой,подобной природному минералу – гранату и ферриты типа перовскита,аналогичные по структуре природному минералу CaO ⋅ TiO 2 .Ферриты применяют для изготовления деталей радиоприемников,телевизоров, запоминающих и вычислительных устройств, систем магнитнойзаписи и в качестве конструкционного материала для построения элементовсвязи.Новыми перспективными магнитными материалами являются постоянныемагниты на основе редкоземельных металлов, и аморфные магнитные материалы.Магниты на основе редкоземельных металлов представляют собойсоединения редкоземельных элементов с кобальтом типа:RCO 5 ,где – R–Sm, Pr, Cd, Ce.Они имеют высокую магнитную энергию ( 250 – 290 мДж/м3) иприменяются в микроволновых устройствах, авиационной, космической и другихотраслях техники.Аморфные магнитные материалы имеют состав, который можно описатьформулой:T75−83 M 25−17 ,где Т – Fe, Co, Ni (могут быть микродобавки других металлов);M – P, C, B, Si, Al.Аморфные материалы не имеют границ зерен, и величина коэрцитивнойсилы в них исчезающе мала ( порядка 0,5 А/м).
Они используются дляизготовления магнитных экранов, головок магнитнозаписывающих устройств,сердечников реле и других изделий.9.11 Жаропрочные, жаростойкие и композиционные материалыРазвитие авиационной и ракетной техники, космонавтики и ядернойэнергетики предъявляет все наиболее высокие требования к свойствамматериалов, способных выдерживать повышенные эксплуатационные нагрузкипри высоких температурах ( до 300 °С и выше ).
К таким материалам относятся:– тугоплавкие металлы;– спеченные сплавы тугоплавких металлов;– дисперсно-упрочненные материалы;–волокнистые композиционные материалы.Тугоплавкие металлы. К тугоплавким металлам относятся цирконий,гафний, ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден, вольфрам, рений. Наибольшееприменение в качестве высокотемпературных конструкционных материаловнашли вольфрам, молибден, тантал, ниобий.
В последнее время все ширеприменяются хром, ванадий и рений, которые хотя и менее тугоплавки, ноблагодаря своим специфическим свойствам начинают играть большую роль впроизводстве жаропрочных материалов.Технология получения тугоплавких металлов включает получениепорошков, формование заготовок и дальнейшая обработка.Так, изделия из спеченного вольфрама изготовляют из порошка,полученного восстановлением водородом вольфрамового ангидрида иликарбонильным методом.
Порошки прессуют в стальных пресс-формах. Дляулучшения прессуемости к порошку добавляют смазывающие и склеивающиевещества. Процесс спекания изделий проводят в две стадии. Первую стадиюосуществляют в водороде при сравнительно для вольфрама, невысокихтемпературах (1100 –1300 °С). Вторую стадию спекания проводят притемпературах 2900 –3000 °С, которая создается пропусканием электрическоготока через изделие, упрочненное предварительным спеканием. Эту стадиюспекания, получившую название «сварка», осуществляют в водороде вспециальных печах, которые называют сварочными аппаратами.
Режим спеканияв этом случае обычно контролируют не измерением температуры, а величинойпропускаемого тока. Крупногабаритные заготовки спекают в индукционныхпечах при температурах 2400 –2500 °С.Аналогичная технология изготовления изделий из порошка молибдена.Порошок, полученный восстановлением молибдена водородом прессуют, какправило, со смазкой. Предварительное спекание проводят в водороде при 1100 –1200 °С. Затем изделия подвергаются сварке при силе тока, составляющей 90% отсилы тока переплавки, что соответствует 2200 –2400 °С.Спекание крупных заготовок можно проводить в вакуумной методическойпечи с графитовыми нагревателями, позволяющей обеспечить одновременнопредварительное и окончательное спекание при температурах 1900 –1950 °С.При изготовлении танталовых изделий исходный порошок, полученныйнатриетермическим восстановлением или электролизом, прессуют в заготовки.Перед прессованием в порошок тантала вводят раствор глицерина в спирте иликакую-нибудь другую жидкую связку, которая при спекании удаляетсяполностью.
Спекание заготовок проводят в вакууме. Заготовки предварительноспекают при 1000 –1200 °С. Спеченные заготовки охлаждают вместе с печью.Сварку проводят в вакууме, подбирая режим таким образом, чтобы обеспечитьполное разложение и испарение примесей. При температуре сварки 2600 –2700°С делают выдержку до полного удаления всех газов.Заготовки после сварки охлаждают в вакууме и проковывают. Затемпроводят вторичное спекание (отжиг) в вакуумном сварочном аппарате. Врезультате такой обработки получается беспористая заготовка с плотнойструктурой.Аналогично рассмотренному получают спеченный ниобий и рений.Изделия из порошков циркония и ванадия изготавливают по схожимтехнологиям.
Порошки прессуют в пресс-формах и заготовки спекают в вакууме.Циркониевые заготовки спекают при 1200 – 1300 °С, а ванадиевые – при 1400 –1700 °С.Спеченные сплавы тугоплавких металлов обладают более высокимкомплексом механических свойств при повышенных температурах чем чистыетугоплавкие металлы. Повышение этих свойств достигается легированием.Структура большинства жаропрочных сплавов на основе тугоплавкихметаллов представляет собой гетерогенные сплавы, основой которых являетсятвердый раствор.
Упрочение при легировании объясняется тем, что в результатевзаимодействия растворенных атомов с дислокациями происходит закреплениеили блокирование дислокаций. В многих сплавах на основе тугоплавкихметаллов, содержащих повышенное количество примесей внедрения, образуютсяизбыточные фазы типа карбидов, нитридов и других соединений, которые такжеспособствуют упрочению сплавов.Повышение свойств сплавов тугоплавких металлов достигается такжеприменением термической обработки, заключающейся в закалке с высокихтемператур с последующим старением при температурах, близких к рабочим. Вэтом случае карбиды, нитриды и другие химические соединения, образуемыеметаллами (титан, цирконий, тантал, ниобий) с элементами внедрения,выполняют роль фаз - упрочнителей.Известны порошковые вольфрамоникелевые сплавы, применяемые дляизготовления ракетных сопел, а также ванадиевые сплавы, используемые дляизготовления деталей, работающих при температурах до 1250 °С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
