Введение к работе
Актуальность работы. Непрерывное развитие техники требует разработки технологических процессов и материалов для энерго^ и ресурсосберегающих проектов. В металлургии основным направлением этой тенденции является снижение температуры процессов и сокращение времени их. протекания. Одним из способов решения задачи энерго-ресурсосберёжения является применение порошковой металлургии, в частности, ее электрофизических технологий.
В настоящее время широкое распространение получили электрофизические методы обработки объема деформируемого металла. Их оми-чие от традиционных металлургических процессов состоит, в том, что кроме воздействия давления и температуры на структуру и свойства металла уникальное влияние оказывает электромагнитное поле. Наибольший интерес для обработки давлением компактных и порошковых мег таллических тел :.редставляет тот случай возникновения электромагг ентного поля, когда металл подвергается деформации или компактирог занив в условия прохождения электрического тока высокой плотности (10* - 105 А/см2) через.зону деформации или уплотнения. Среди способов, основанных на совмещении спекания и формования, выделяется электроспекание под давлением. Специфика данного физического процесса состоит в том, что при прохождении тока и деформации возникает электропластическкй эффект, который в условиях совмещенного спекания (без жидкой фазы на контактах), может быть использован как новый способ создания гетерофазных материалов и как физический эффект, реализующийся в новой установке электроспекания. Кроме того, применение импульсного тока высокой плотности создает электропластичность без нагрева металлического материала, что позволяет проводить спекание при температурах,ниже рекристаллизациг. онных. Актуальным в этой связи является разработка соотвэтстврь щего способа и устройства электроспекания под давлением.
Перспективным направлением металловедения и физики металлов становится изучения механизма процесса, структуры и свойств материалов электрофизических технологий. Вопросы спекания, током и электродеформация изучены . недостаточно, особенно механизм деформации и консолидации частиц к его зависимость от электрофизичес--
ких свойств материала (плотность, удельные теплоемкость и электросопротивление }.
Фактор магнитного поля і(иинч- и скин-эффекты) увеличивает плотность персиковых материалов,что расширяет возможности формования. Прохождение тока по межчастичным контактам устраняет окисные пленки, развивает термические эффекты, что позволяет получать не только плотный, но и пористый прочный порошковый полуфабрикат.
Наибольший технические препятствия в формовании порошков встречаются при прокатке. К ним относятся: введение значительной доли неметаллической фазы, прокатка высокотекучих сферических порошков, получение полуфабриката из частиц с трудновосстановимыми окисними'пленками. Поскольку в России в непрерывном режиме в основном проводят прокатку порошка, актуальна разработка соответствующего способа электроспекания при прокатке. В то время как известны аналогичные зарубежные технические решения, многие параметры отого способа и применение-в них аффекта электропластичности не известны. Таким образом,-актуальны экспериментальное исследование и теоретическая, проработка механизма электроимпульсного спекания порошка при прокатке. .
В последние годы интенсивное развитие получают как теория
электропластичности,так и теория контактообразовання. в порошковых
телах при электроспекании под давлением. Усилиями отечественных и
зарубежных ученых предложены технические решения и специальная
теория электровоздействия.на металлические материалы, имеющие 0ог
льшое значение для практики обработки давлением. Вместе с тем,
применение порошковых заготовок-в промышленности выдвигает ряд
новых научно-технических проблем, как в теории, так и технологии
электроспекания. Поведение материалов под давлением и током высог
кой плотности отличается прежде всего электрофизическими эффектаг
ми, изменяющими субстуктуру и, вследствии того, свойства материа
лов. В итоге возникает необходимость построения специальной теог
рии применительно к электроспеканию порошковых материалов в валг
ках, а так же разработки методики исследования процесса и физичег
ских, технических расчетов. При этом выявляется актуальность сис
тематического исследования структуры и свойств материалов элект
рофизических технологий . '- '
Целью настоящей работы является исследование структуры и свойств материалов электрофизических технологий и на основе его разработка способа и устройства электроимпульсного спекания порошка при прокатке.
4 .
Методы исследования, исследование физико-механических свойств и характеристик различных по своей природе и структуре материалов (компактных металлов, порошковых сплавов, композитов с металлической матрицей), подвергнутых деформированшо и воздействию тока высокой плотности в одинаковых силовых и энергетических усг ловиях (и без него) и сравнении приобретенных свойств для оценки влияния электрофизического фактора на структуру и свойства,-с использованием стандартных методик определения предела прочности при растяжении,"удельного электросопротивления, плотности и методов рєнтгено- и металлографии и обработки опытных данных. Анаг лиз механизма электродеформирования и электроспекания, изучение влияния параметров электрофизической технологии на структуру и . свойства металлических материалов.
Научная новизна работы заключается в обнаружении новой каг. чественной закономерности изменения суОструктуры и прочностных свойств металлических материалов в условиях деформирования, протекания тока высокой плотности и'температуры, ниже рекрксталлиг зационкой. Установлено, что прочностные и пластические характеристики растут с увеличением степени деформации и показателя джоулевой составляющей электрического.тока.
Практическую ценность работы составляют закономерности формирования- структуры и свойств алёктрокмпулъсноспеченных ленточг ных материалов, метод расчета температурного интервала твердог фазного злектроспекания при прокатке, метод расчета разности пог тенциалов на валкахгэлектродах, исключающей появление макродефэг ктов - локальных проплавлений лент, интерпретированные ,в форме, доступной для применения инженеромгтехнологом, владеющим вычислительной техникой. Представлены оптимальная схема, основные элементы установки для реализации электрофизической технологии. Разработаны технологические процессы изготовления электродных спеченных лент для .антикоррозионной наплавки и композиционного материала для вакуумного напыления и установка электроспекания.
Основные положения и результаты диссертационной работы доложены на межреспубликанских научно-технических семинарах "Электрофизические технологии в порошковой металлургии" (Москеэ МИФИ 1990 г., Киев ИЛМ 1992 г.). Межреспубликанской-конференции "Приг менекие импульсных методов и обработки давлением для производства порошковых изделий, композиционных материалов и покрытий" (Волгоград 1991 г.) и научно-техническом семинаре "Пути повышег нкя качества и надежности деталей .из порошковых материалов"
(Рубцовск 1991 г.). Диссертационня работа доложена .и обсуждена на научно-техническом семинаре кафедры "Материаловедение и порошковая металлургия? Нижегородского государственного технического университета ( апрель 1993 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, получено
авторское свидетельство. \
Структура и объем работы. Диссертация содержит 163 страницы машинописного текста, 38 рисунков, 29 таблиц. Работа состоит из введения, 4 глав, списка литературы (96 наименований) и приложения.
