AKADEMIA GÓRNICZO - HUTNICZA
im. Stanisława Staszica w Krakowie
WYDZIAŁ METALI NIEŻELAZNYCH
PRACA DYPLOMOWA
MAGISTERSKA
ŁUKASZ ĆWIK
Przeróbka Plastyczna
Temat: Wpływ przeróbki plastycznej na własności wyrobów wyciskanych i ciągnionych z proszków metali na bazie srebra.
Promotor: prof. dr hab. inż. Kazimierz Świątkowski
KRAKÓW 2006
Szczególne podziękowania składam:
Panu prof. dr hab. inż. Kazimierzowi Świątkowskiemu
Panu dr inż. Stanisławowi Księżarkowi
Panu mgr. inż. Marcinowi Karpińskiemu
za pomoc i cenne wskazówki oraz możliwość realizowania niniejszej pracy w Instytucie Metali Nieżelaznych w Gliwicach.
Niniejsza praca została wykonana w Instytucie Metali Nieżelaznych w Gliwicach
Wstęp
Zakład INMET od lat zajmuje się produkcją styków elektrycznych znajdujących zastosowanie w wielu dziedzinach gospodarki. Postęp w przemysłach związanych z wykorzystaniem tych elementów jest jednym z najwyższych, i to wymusza również na producentach styków konieczność ciągłego doskonalenia jakości, poprawy parametrów użytkowych i konkurencyjności cenowej produkowanych materiałów.
Obecnie przy bardzo silnie występujących naciskach ze strony czynników ochrony środowiska zachodzi również potrzeba wymiany niektórych stosowanych materiałów, np. zastąpienia styków zawierających toksyczny kadm innymi, spełniającymi warunki bezpieczeństwa środowiska. Zakład INMET zobligowany jest oczywiście do sprawdzenia nowych, lepszych i bezpiecznych materiałów w tej dziedzinie techniki.
Materiałami, które na obecnym etapie uważa się za prawidłowe, tzn. dobre ze względu na warunki układów elektrycznych, z którymi współpracuje oraz bezpieczną ze względu na nie wprowadzanie do środowiska szkodliwych substancji, są niektóre gatunki kompozytów składających się ze srebrnej osnowy, w którą wprowadzone są cząstki innego materiału modyfikującego własności głównego składnika, tj. srebra. Materiały te, to przede wszystkim:
AgSnO2Bi2O3, zawierające 10% fazy międzymetalicznej oraz,
AgNi10, gdzie nikiel występuje jako faza międzymetaliczna nierozpuszczalna w srebrze, ale zmieniająca w istotny sposób własności technologiczne
W obydwu wymienionych materiałach wprowadzone dodatki występują jako oddzielne fazy kompozytu, i stanowią przeważnie utrudnienie w procesie wytwarzania kompozytu
oraz przetwarzania go na wyroby. Występuje też silny wpływ tych dodatków na własności materiału podstawowego, tj. srebra. Obecność tych składników zmienia zarówno własności mechaniczne, jak i elektryczne takie, jak: przewodność elektryczną, oporność stykową, stabilność tej oporności, odporność na sklejanie się styków, zdolność do łączenia
i przenoszenia prądów o większych natężeniach.
Wszystkie wymienione czynniki znajdują swoje odbicie w jakości produkowanych styków,
i w związku z tym jest sprawą ważną, by były one dokładnie poznane i w miarę potrzeby kontrolowane.
Niniejsza praca zawiera badania wpływu stosowanych zabiegów technologicznych wyżarzania i przeróbki plastycznej (wyciskania, ciągnienia) na własności mechaniczne i elektryczne wytwarzanych materiałów.
Cel pracy
W niniejszej pracy planowane jest zbadanie wpływu niektórych zabiegów technologicznych: wyżarzania, przeróbki plastycznej - wyciskania, ciągnienia na własności mechaniczne i elektryczne materiału.
Przeprowadzone zostaną pomiary twardości, wytrzymałości mechanicznej; wydłużenia po operacjach wyciskania i ciągnienia oraz przewodności elektrycznej, w zależności od prowadzonej operacji przeróbki plastycznej.
Część teoretyczna
Materiały kompozytowe.
Materiały kompozytowe są wynikiem wzrostu zapotrzebowania na materiały o lepszych wskaźnikach konstrukcyjnych, eksploatacyjnych, a co najważniejsze, dają one możliwość sterowania własnościami wedle własnych potrzeb.
Kompozyt [compositus - złożony] jest to materiał wytwarzany w sposób sztuczny
i świadomy, składający się, co najmniej z dwóch faz, oddzielonych wyraźnymi granicami międzyfazowymi, gdzie jedna z faz jest faza umacniającą. Własności kompozytu muszą być również zależne od udziału poszczególnych faz [1,2].
W skład materiałów kompozytowych wchodzi osnowa kompozytu oraz faza umacniająca (zbrojąca). Osnową nazywa się fazę, która jest ciągła i otacza cząstki fazy umacniającej. Własności kompozytu zależną od własności faz składowych, ich względnej ilości i geometrii (wielkości cząstek fazy zbrojącej, kształtu, rozmieszczenia w osnowie i orientacji) oraz wytrzymałości granic międzyfazowych.
W wielu nowoczesnych technologiach wymagane są materiały o niezwykłej kombinacji własności, której uzyskanie przez konwencjonalne stopy metali, ceramiki lub polimery jest niemożliwe. Dotyczy to przede wszystkim materiałów stosowanych do konstrukcji statków kosmicznych, samolotów, środków transportu, urządzeń do badań podwodnych oraz sprzętu sportowego.
Podział kompozytów.
Brak ogólnie akceptowanej definicji kompozytów utrudnia dokonanie ich klasyfikacji w sposób nie budzący zastrzeżeń.
Jest wiele sposobów klasyfikacji materiałów kompozytowych. Możemy dokonać podziału ze względu na kształt i wymiar komponentu umacniającego (rys.1), jak i podział
z uwagi na zastosowaną osnowę (rys.2).
Rysunek 1. Klasyfikacja kompozytów ze względu na kształt i wymiar komponentu umacniającego [4].
Rysunek 2. Klasyfikacja kompozytów z uwagi na zastosowaną osnowę [4].
Wielkość umocnienia kompozytu można wyrazić przy pomocy tzw. współczynnika umocnienia Ku, który jest dany zależnością:
(1)
gdzie , Ku - współczynnik umocnienia,
Rek - granica plastyczności kompozytu [MPa],
Re0 - granica plastyczności osnowy [MPa].
Współczynnik umocnienia Ku, zależny jest od [1]:
- średnicy cząstek umacniających,
- zawartości cząstek umacniających włókien,
- stosunku długości włókna do jego średnicy,
- wytrzymałości włókna na rozciąganie Rmw.
Metalurgia proszków
We współczesnej technice różnorodne zastosowanie znajdują metale i stopy oraz substancje niemetaliczne w postaci proszków. Metalurgia proszków jest metodą wytwarzania, pozwalającą na produkcję materiałów o nowych, dodatkowych lub wyższych własnościach, często spełniających nawet najwyższe wymagania techniki.
W metalurgii proszków stosuje się w charakterze surowców:
Proszki metali,
Proszki stopów,
Proszki grafitu i diamentu,
Proszki niemetaliczne, zwane również ceramicznymi, np. tlenki, krzemki, azotki, borki, węgliki, ferryty.
Aktualnie każdy metal lub stop o znaczeniu technicznym można uzyskać w postaci proszku. Jest to możliwe dzięki istnieniu dużej liczby różnych metod wytwarzania, czyli zespołu procesów mechanicznych, fizycznych, chemicznych, których zadaniem jest wytworzenie danego pierwiastka, roztworu, mieszaniny lub związku w postaci proszku.
Wytwarzanie kompozytów w procesach metalurgii proszków
Etapy |
Operacje |
Wykonywanie proszków osnowy lub proszków kompozytowych |
|
Wykonanie mieszanek |
|
Zagęszczanie, formowanie |
|
Spiekanie |
|
Operacje dogęszczania |
|
Operacje uzupełniające |
|
Kompozyty otrzymane w procesach metalurgii proszków charakteryzują się szeregiem korzystnych właściwości m.in. mogą być wytwarzane na bazie większej liczby stopów jako osnowy. Procesy te są bardzo złożone i i różnorodne.
Metody metalurgii proszków przy produkcji kompozytów przedstawia tabela 1 [5].
Tabela 1. Metody metalurgii proszków stosowane w procesach wytwórczych materiałów i wyrobów kompozytowych .
Wykonywanie proszków
Na tym etapie są wytwarzane proszki o składzie materiału osnowy lub proszki o składzie projektowanego kompozytu, czyli zawierające cząstki zbrojenia w odpowiedniej ilości, dość równomiernie rozmieszczone w materiale osnowy.
Najczęściej stosowaną jest metoda rozpylanie ciekłego metalu ze względu na jej dużą wydajność i prostotę.
Wykonanie mieszanek
Proces mieszania proszków osnowy i i proszków zbrojenia ma na celu uzyskanie homogenicznej mieszaniny. Mieszanie prowadzi się najczęściej w mieszalnikach łopatkowych, bębnowych lub dwustożkowych.
Mieszanki dwuskładnikowe nadają się do formowania przez prasowanie matrycowe na gorąco oraz prasowanie izostatyczne na zimno i gorąco.
Zagęszczenie, formowanie
Formowanie kształtek połączone jest zazwyczaj z zagęszczaniem. Procesy te realizowane w temperaturze otoczenia, np. prasowanie izostatyczne prowadzi do uzyskania kompozytów o znacznej porowatości. Niezbędne jest ich spiekanie i dalsze dogęszczanie.
Spiekanie
Na tym etapie wytwórczym, następuje scalenie komponentów i nadanie im odpowiednich właściwości.
Ze względu na wysokie temperatury procesu (2/3 - 4/5 temperatury topnienia osnowy) i niebezpieczeństwo utleniania spiekanie jest realizowane w atmosferach ochronnych zazwyczaj o charakterze redukcyjnym lub w próżni.
Dogęszczanie
Proces dogęszczania kształtek jest realizowany na drodze plastycznego odkształcenia, zazwyczaj w podwyższonych temperaturach (kucie, prasowanie na gorąco, walcowanie). Po dogęszczeniu porowatość kompozytów na ogół nie przekracza 1%.
Operacje uzupełniające
Operacje te są realizowane tylko w przypadku wymagań specjalnych dotyczących właściwości kompozytu (obróbka cieplna) lub w przypadku łączenia wyrobów kompozytowych (spawanie, lutowanie).
Część praktyczna
Technologia otrzymywania AgNi10 i AgSnO2Bi2O3 w zakładzie INMET IMN
AgNi10
Srebro wytapia się w piecu indukcyjnym w tyglu grafitowym. Po jego stopieniu kąpiel podgrzana jest do temperatury w zakresie 1100 - 1200 °C.
Następnie metal odlewany jest do podgrzanej kadzi pośredniej ciągłym strumieniem. Średnica otworu kadzi wynosi 4 mm. Rozpylanie jest prowadzone wodą o ciśnieniu 150 MPa w ciągu około 2 minut. Po zakończeniu rozpylania i odpompowania wody do osadnika proszek wyjmuje się z odbieralnika. Mokry proszek przekłada się do kuwet z blachy stalowej
i suszy w temperaturze 100 °C przez kilka godzin. Następnie wysuszony proszek przesiewa się i materiał o większej ziarnistości aniżeli 300 µm zawraca się do ponownego wytopienia.
Nikiel, dostarczany z firmy zewnętrznej, łącznie z proszkiem srebra wsypuje się do bębna mieszarki i szczelnie zamyka. Proszki miesza się przez 20 godzin.
Wypraski otrzymuje się na drodze izostatycznego prasowania na zimno przy ciśnieniu 150 MPa w elastycznych formach o średnicy wewnętrznej 105 mm. Otrzymane wypraski poddaje się wyżarzaniu w próżni o temperaturze 850 °C, w czasie około 2 godzin w atmosferze ochronnej.
Następnie na prasie wyciska się wypraski ogrzane do 800 °C na prasówkę o średnicy 4,5 mm. Kolejnym etapem jest ciągnienie prasówki na żądany wymiar na ciągarkach bębnowych, z uwzględnieniem wyżarzania międzyoperacyjnego.
AgSnO2Bi2O3
Technologia wytwarzania tego materiału bazuje w dużym stopniu na operacjach technologicznych z obszaru metalurgii proszków.
Pierwszym etapem jest otrzymanie proszku Ag-Sn-Bi z wykorzystaniem techniki rozpylania ciekłych metali w atomizerach strumieniem wody o podwyższonym ciśnieniu. Produkcja tego materiału w początkowym stadium jest więc, analogiczna do sposobu wytwarzania AgNi10. Różnica polega na tym, że piec indukcyjny jest podgrzany do temperatury 1000 °C. Metoda ta zapewnia uzyskanie proszków o dużej powierzchni rozwinięcia, co stwarza dobre warunki do prasowania.
Wypraski otrzymuje się na drodze izostatycznego prasowania na zimno przy ciśnieniu 150 MPa w elastycznych formach o średnicy wewnętrznej 105 mm. Otrzymane wypraski poddaje wyżarzaniu odprężającemu w piecu komorowym o temperaturze 600 °C w ciągu 60 minut. Następnie wypraski poddaje się zabiegowi wewnętrznego utleniania w temperaturze 700 °C w ciągu 96 godzin w atmosferze tlenu.
Po zakończeniu utleniania wykonuje się dogęszczanie na gorąco utlenionych wyprasek na prasie UBE 800 w czasie 2 godzin, później zagęszcza naciskiem prasy około 400 ton. Trwa to około 30 sekund.
Dogęszczone wypraski poddaje się spiekaniu wysokotemperaturowemu w temperaturze 930 °C przez 3 godziny.
Kolejnym etapem jest wyciskanie wyprasek na prasie UBE 800 na prasówkę o odpowiedniej średnicy.
Otrzymana prasówka jest przeciągana na drut o żądanym wymiarze na ciągarkach bębnowych, z uwzględnieniem wyżarzania międzyoperacyjnego.
4. Metodyka badań. Zakres prób badawczych.
Analiza sitowa
Pierwszym etapem prób badawczych niniejszej pracy była analiza sitowa dwóch proszków:
- Ag
- AgSn7,5Bi.
Dokładne określenie wielkości pojedynczej cząstki jest zagadnieniem ważnym przede wszystkim z teoretycznego punktu widzenia, ponieważ w praktyce obserwujemy najczęściej próbkę złożoną z ogromnej ilości cząstek ( 108 - 1012 cząstek w cm3), co stwarza problem w ustaleniu rozkładu ich wielkości. W tym celu ciąg wielkości cząstek zostaje podzielony na przedziały zwane klasami ziarnowymi. Kolejnym etapem jest podział tego zbioru cząstek na frakcje ziarnowe. Frakcja ziarnowa jest to masa proszku zawartego w określonej klasie ziarnowej.
Sposób przeprowadzenia analizy dla obu proszków był taki sam i został on wykonany na podstawie normy [11]. W tym celu odważono proszki o masie 1000 [g] pobraną losowo z danej partii proszku z dokładnością do 0,1g.
Następnie ustawiono sita o różnej wielkości oczek od największej do najmniejszej, a pod zestawem sit umieszczony zostaje pojemnik, do którego opadają najdrobniejsze cząstki proszku tworzące frakcję podsitową.
Do tak przygotowanej wstrząsarki mechanicznej wsypano odmierzoną partię proszku
i uruchomiono urządzenia. Podczas przesiewania sita poruszają się kierunku poziomym
i pionowym.
Po zakończeniu przesiewania, zaważono poszczególne frakcje z sit i następnie obliczono udział procentowy frakcji według zależności (2). Uzyskane wyniki przedstawiono w tablicach 1 i 2. Na podstawie wyników sporządzono histogram analizy sitowej proszków (patrz rysunki 2 i 3).
(2)
gdzie; Xn - udział frakcji w klasach ziarnowych [%],
mn - masa danej frakcji [g],
m - masa próbki do badania użyta do analizy sitowej [g].
Parametry
Masa próbki: 1000g (± 0,1g)
Urządzenie: wstrząsarka mechaniczna
Próba ta pozwoliła na określenie udziału frakcji ziarnowej w poszczególnych klasach ziarnowych. Na podstawie tych danych w formie histogramu został sporządzony rozkład wielkości cząstek badanych proszków.
Wypraski
Kolejnym krokiem, podczas badań było wykonanie z proszków wyprasek dwóch badanych materiałów kompozytowych:
- AgNi10
- AgSnO2Bi2O
Parametry wypraski AgNi10
Średnica wypraski: 90 mm
Wysokość wypraski: 30 mm
Masa wypraski: 5 kg
Wykonanie: prasowanie izostatyczne na zimno pod ciśnieniem 150 MPa
Wyżarzanie: w atmosferze próżni
Temperatura wyżarzania: 850 °C
Czas wyżarzania: 120 minut
Parametry wypraski AgSnO2Bi2O
Średnica wypraski: 90 mm
Wysokość wypraski: 30 mm
Masa wypraski: 5 kg
Wykonanie: prasowanie izostatyczne na zimno pod ciśnieniem 150 MPa
Wyżarzanie: w atmosferze próżni
Temperatura wyżarzania: 600 °C
Czas wyżarzania: 60 minut
Wewnętrzne utlenianie: temperatura - 700 °C, czas - 96 godzin, atmosfera - tlen
Dogęszczanie wyprasek na gorąco: czas - 120 minut, urządzenie - prasa UBE 800
Zagęszczenie: nacisk prasy - 400 ton, czas - 30 sekund
Spiekanie: temperatura - 930 °C, czas - 180 minut
Prasówki
Otrzymane wypraski są w kolejnym etapie wyciskane w celu otrzymanie prasówki o żądanej średnicy:
Parametry AgNi10
Urządzenie: prasa UBE 800
Średnica prasówki: - Ø 10 mm
- Ø 4,5 mm
Parametry AgSnO2Bi2O
Urządzenie: - prasa UBE 800
- prasa KOBO
Średnica prasówki: - Ø 6 mm z prasy KOBO
- Ø 3,4 mm z prasy UBE 800
Otrzymanie drutów:
Dla badanych materiałów zostały przeprowadzone dwie różne drogi otrzymania drutu, w celu zbadania zmian własności mechanicznych i elektrycznych podczas przeróbki plastycznej.
AgNi10
Na rysunku 5 graficznie został zobrazowany schemat kolejnych etapów otrzymania drutu o końcowej średnicy Ø 1,48 mm dla materiału AgNi10
Rysunek. Etapy otrzymywania drutu AgNi10.
Metoda 1
Otrzymana na prasie UBE 800 prasówka o średnicy Ø 10 mm została poddana walcowania na walcarce Bühler na średnicę Ø 6 mm (rys.).
Rysunek. Kolejne etapy walcowania AgNi10.
Uzyskana walcówka? o średnicy Ø 6 mm zostaje przeciągnięta na końcową średnicę Ø 1,48 mm. Schemat kolejnych ciągów przedstawia rys.
Rysunek. Schemat kolejnych ciągów dla drutu AgNi10.
Po każdym kolejnym ciągu, otrzymany drut został poddawany wyżarzaniu w próżni o temperaturze 600 °C przez czas 240 minut.
Parametry procesu otrzymywania drutu AgNi10 metodą 1
Prasówka: Ø 10 mm
Walcowanie: Ø 9,3 - Ø 8,65 - Ø 7,42 - Ø 6,95 - Ø 6,4 - Ø 6,0
Ciągnienie: Ø 6,0 - Ø 5,4 - Ø 4,6 - Ø 4,0 - Ø 3,4 - Ø 2,8 - Ø 2,4 - Ø 1,97 - Ø 1,63 - Ø 1,48
Wykorzystane urządzenia: - Prasa UBE 800
- Walcarka Bühler
- Ciągarka bębnowa
Metoda 2
Za pomocą prasy UBE 800 otrzymujemy prasówkę o średnicy Ø 4,5 mm, która następnie zostaje przeciągnięta na drut o średnicy Ø 1,48. Schemat kolejnych ciągów przedstawia rys. Analogicznie do metody 1 po każdym kolejnym ciągu, otrzymany drut został poddany wyżarzaniu w próżni o temperaturze 600 °C przez czas 240 minut.
Rysunek. Schemat kolejnych ciągów dla drutu AgNi10.
Parametry procesu otrzymywania drutu AgNi10 metodą 2
Prasówka: Ø 4,5 mm
Ciągnienie: Ø 4,5 - Ø 3,4 - Ø 2,8 - Ø 2,4 - Ø 1,97 - Ø 1,63 - Ø 1,48
Wykorzystane urządzenia: - Prasa UBE 800
- Ciągarka bębnowa
AgSnO2Bi2O
Na rysunku został przedstawiony schemat otrzymania drutu z kompozytu AgSnO2Bi2O o średnicy końcowej Ø 1,48 przy pomocy dwóch metod produkcyjnych.
Rysunek. Etapy otrzymywania drutu AgSnO2Bi2O.
Metoda 1
W tej metodzie prasówkę otrzymujemy poprzez wyciskanie wypraski AgSnO2Bi2O na prasie KOBO. Następnie prasówka została przeciągnięta na ciągarce ławowej na średnicę Ø 1,48 mm. W związku z tym, że prasówka otrzymana na prasie KOBO jest mało plastyczna, więc konieczne było zastosowanie ciągarki ławowej, oraz stosowanie małych gniotów. Przyjęto gniot 10% oraz 4%. Dopiero przy średnicy Ø 2 mm można stosować większy gniot.
Po każdym przeciągnięciu drut AgSnO2Bi2O został poddawany wyżarzaniu w próżni o temperaturze 600 °C przez 60 minut.
…
Rysunek. Schemat kolejnych ciągów dla drutu AgSnO2Bi2O.
Parametry procesu otrzymywania drutu AgSnO2Bi2O metodą 1
Prasówka: Ø 6 mm
Ciągnienie: Ø 5,7- Ø 5,58- Ø 5,29- Ø 5,18- Ø 4,91- Ø 4,81- Ø 4,56 - Ø 4,46- Ø 4,23 - Ø 4,14 - 3,92 - Ø 3,84 - Ø 3,64- Ø 3,56- Ø 3,37- Ø 3,3- Ø 3,13- Ø 3,06- Ø 2,91- Ø 2,85 - Ø 2,7 - Ø 2,65 - Ø 2,51 - Ø 2,45- Ø 2,33 - Ø 2,28 - Ø - Ø 2,16- Ø 2,12- Ø - Ø 2,16- Ø 2,12- Ø 2,0 - Ø 1,63- Ø 1,48
Wykorzystane urządzenia: - Prasa KOBO
- Ciągarka ławowa
Metoda 2
W metodzie tej prasówkę otrzymano poprzez wyciśnięcie na prasie UBE 800 wypraski. Następnie prasówka została przeciągnięta na ciągarce bębnowej na drut o średnicy końcowej Ø 1,48. Schemat wszystkich ciągów przedstawia rys.
Rysunek. Schemat kolejnych ciągów dla drutu AgSnO2Bi2O.
Parametry procesu otrzymywania drutu AgSnO2Bi2O metodą 2
Prasówka: Ø 3,4 mm
Ciągnienie: Ø 3,4 - Ø 2,8 - Ø 2,42 - Ø 1,97 - Ø 1,63 - Ø 1,48
Wykorzystane urządzenia: - Prasa UBE 800
- Ciągarka bębnowa
Próby badawcze
W celu przeanalizowania zmian własności mechanicznych, a co za tym idzie również elektrycznych przeprowadzono badania:
- mikrotwardości metodą Vickresa,
- własności elektrycznych za pomocą mostka Thomsona i urządzeniu SIGMATEST,
- własności wytrzymałościowych w statycznej próbie rozciągania,
Pomiar mikrotwardości.
Twardością określa się odporność materiału na odkształcenia trwałe, które powstają pod wpływem sił skupionych, działających na małą powierzchnię materiału, wywołanych przez wciskanie odpowiedniego wgłębnika. Twardość nie jest stałą materiałową, a więc porównywanie twardości jest możliwe w zakresie tylko jednej metody. W metodzie Vickersa rolę wgłębnika pełni piramida diamentowa (rys.10).
Rysunek 10. a) Widok wgłębnika w postaci piramidy diamentowej o kącie rozwarcia stożka
.
b) Widok śladu wgłębnika na powierzchni próbki.
Badanie twardości zostało wykonane mikrotwardościomierzem Wolperta V- Tester metodą Vickers'a na zgładzie metalograficznym. Zastosowano obciążenie 200g, a czas pomiaru wynosił 15 sekund. Wartość mikrotwardości HV wylicza się z wzoru (3):
(3)
gdzie: F - obciążenie pomiarowe [N],
S - pole powierzchni odcisku [mm2],
d - przekrój po przekątnej trwałego odcisku [mm].
Parametry próby badawczej
Metoda: Viker's
Urządzenie: mikrotwardościomierzem Wolperta V- Tester
Obciążenie: 200 g
Czas próby: 15 sekund
Ilość wykonanych pomiarów: 3
Pomiar przewodnictwa elektrycznego
Analiza własności elektrycznych możliwa była poprzez badanie przewodnictwa elektrycznego właściwego, do tego celu użyte zostało urządzenie o nazwie SIGMATEST oraz mostek Thomsona. W tym celu pobrano próbki o długości 100 [cm].
Parametry próby badawczej
Urządzenie: - mostek Thomson'a
- SIGMATEST
Długość badanej próbki: 100 cm
Czas próby:
Ilość wykonanych pomiarów: 3
Badanie własności wytrzymałościowych
Wydłużenie i wytrzymałość na rozciąganie dla materiałów AgNi10 i AgSnO2Bi2O zostały zbadane podczas statycznej próby rozciągania. Badania zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi normy [12].
Podczas badania rozciąga się odpowiednio wykonany pręt o przekroju okrągłym o długości 18 [cm]. Baza pomiarowa wynosiła 10 [cm].
Próba polega na statycznym rozciąganiu badanej próbki z określoną prędkością, aż do rozerwania. Dzięki znajomości siły, przy której próbka się zrywa oraz pola przekroju poprzecznego możemy wyznaczyć wytrzymałość na rozciąganie Rm z zależności (4).
(4)
gdzie, Rm - wytrzymałość na rozciąganie [MPa],
Fm - siła maksymalna [N]
S0 - pole powierzchni przekroju poprzecznego próbki [mm2].
Wydłużenie procentowe jest wyliczane ze wzoru (5):
(5)
gdzie, A100 - wydłużenie procentowe przy początkowej długości pomiarowej równej 100 [mm]
l0 - długość początkowa próbki [mm]
l1 - długość próbki po rozerwaniu [mm].
Dla poszczególnych ciągów, w celu zobrazowania wielkości zadanego odkształcenia wyliczono gniot, według wzoru (6):
(6)
gdzie: S0 - początkowe pole przekroju poprzecznego drutu [mm2],
S1 - końcowe pole przekroju poprzecznego drutu [mm2].
Parametry próby badawczej
Urządzenie:
Długość badanego drutu: 180 mm
Długość bazy pomiarowej: 100 mm
Prędkość rozciągania:
Ilość prób: 3
Opracowanie wyników
Wyniki zamieszczone w tabelach są średnią arytmetyczną dla 3 prób, wyliczoną z zależności (7):
(7)
gdzie an - n-ty wynik pomiaru,
n - liczba pomiarów.
Dla każdej wartości uśrednionej wyznaczono również odchylenie standardowe obliczone ze wzoru (8):
(8)
gdzie xi - i-ty wynik pomiaru,
- wartość średnia wyników pomiarów,
n - liczba pomiarów.
Analiza sitowa.
W niniejszej pracy analizie sitowej poddane zostały dwa rodzaje proszków:
- Ag
- AgSn7,5Bi
Tabela 1. Wyniki pomiaru analizy sitowej dla Ag.
Klasa ziarnowa |
Masa frakcji w klasie ziarnowej proszku Ag |
Udział frakcji w klasach ziarnowych Ag |
Suma udziału frakcji w klasie ziarnowej |
[μm] |
[g] |
[%] |
[%] |
Frakcje większe od 500 |
0 |
0 |
0 |
> 315 |
0 |
0 |
0 |
> 250 |
20 |
2 |
2 |
> 200 |
5 |
0,5 |
2,5 |
> 125 |
143 |
14,3 |
16,8 |
> 80 |
387 |
38,7 |
55,5 |
> 63 |
300 |
30 |
85,5 |
> 40 |
75 |
7,5 |
93 |
Frakcje mniejsze od 40 |
70 |
7,0 |
100 |
Rysunek 6. Histogram rozkładu wielkości cząstek proszku Ag.
Rysunek 7. Suma udziału frakcji w klasie ziarnowej Ag.
Tabela 2. Wyniki pomiaru analizy sitowej AgSn7,5Bi.
Klasa ziarnowa |
Masa frakcji w klasie ziarnowej proszku AgSn7,5Bi |
Udział frakcji w klasach ziarnowych AgSn7,5Bi |
Suma udziału frakcji w klasie ziarnowej |
[μm] |
[g] |
[%] |
[%] |
Frakcje większe od 500 |
0 |
0 |
0 |
> 315 |
0 |
0 |
0 |
> 250 |
8 |
0,8 |
0,8 |
> 200 |
137 |
13,7 |
14,5 |
> 125 |
590 |
59 |
63,5 |
> 80 |
130 |
13 |
76,5 |
> 63 |
60 |
6 |
82,5 |
> 40 |
64 |
6,4 |
88,9 |
Frakcje mniejsze od 40 |
11 |
1,1 |
100 |
Rysunek 8. Histogram rozkładu wielkości cząstek proszku AgSn7,5Bi.
Rysunek 9. Suma udziału frakcji w klasie ziarnowej AgSn7,5Bi.
Pomiar mikrotwardości.
Wyniki użyte w tabeli są średnią wartością zmierzoną dla 3 prób z całej powierzchni próbki oraz wartość odchyłki standardowej.
Tabela 3. Wyniki pomiaru twardości prasówki Ø 4,5 mm i drutów AgNi10.
AgNi10 |
||||
Ø |
z |
HV0,2 |
HV0,2* |
S |
[mm] |
[%] |
- |
|
|
Prasówka |
- |
72 |
72 |
1 |
|
|
71 |
|
|
|
|
73 |
|
|
3,4 |
43 |
66 |
65,3 |
4 |
|
|
69 |
|
|
|
|
61 |
|
|
2,8 |
33 |
66,5 |
67,1 |
0,8 |
|
|
68 |
|
|
|
|
67 |
|
|
2,42 |
26 |
65 |
62 |
3,6 |
|
|
58 |
|
|
|
|
63 |
|
|
1,97 |
34 |
63 |
61,8 |
1,2 |
|
|
60,5 |
|
|
|
|
62 |
|
|
1,63 |
32 |
60,5 |
61,8 |
1,2 |
|
|
62 |
|
|
|
|
63 |
|
|
1,48 |
18 |
59 |
60 |
1,7 |
|
|
59 |
|
|
|
|
62 |
|
|
* Wartość średnia arytmetyczna wyliczona dla trzech pomiarów
Tabela 4. Wyniki pomiaru twardości prasówki Ø 10 mm i drutów AgNi10.
AgNi10 |
|||
Ø |
z |
HV0,2 * |
S |
[mm] |
[%] |
[MPa] |
[%] |
Prasówka |
- |
71 |
1,2 |
5,4 |
19 |
65,2 |
2,3 |
4,6 |
28 |
64,9 |
1,3 |
4,0 |
25 |
66,2 |
1,1 |
3,4 |
28 |
65,4 |
0,6 |
2,8 |
33 |
64 |
0,7 |
2,4 |
27 |
63,2 |
1,7 |
2,0 |
31 |
62 |
0,6 |
1,6 |
36 |
61 |
0,9 |
1,48 |
15 |
60,5 |
1,4 |
Rysunek 11. Rozkład twardości dla drutów AgNi10 wykonanych z prasówki Ø 4,5 mm .
Rysunek 12. Rozkład twardości dla drutów AgNi10 wykonanych z prasówki Ø 10 mm .
Tabela 5 . Wyniki pomiaru twardości prasówki wykonanej na prasie UBE 800 oraz drutów AgSnO2Bi2O3.
AgSnO2Bi2O3 |
||||
Ø |
z |
HV0,2 |
HV0,2 * |
S |
[mm] |
[%] |
- |
|
|
Prasówka |
- |
97 |
97 |
1 |
|
|
96 |
|
|
|
|
98 |
|
|
2,8 |
33 |
94 |
94 |
0 |
|
|
94 |
|
|
|
|
94 |
|
|
2,42 |
26 |
95 |
94 |
1 |
|
|
94 |
|
|
|
|
93 |
|
|
1,97 |
34 |
95 |
93,5 |
1,3 |
|
|
92,5 |
|
|
|
|
93 |
|
|
1,63 |
32 |
95,5 |
94,5 |
0,9 |
|
|
94 |
|
|
|
|
94 |
|
|
1,48 |
18 |
90 |
88,5 |
2,2 |
|
|
89,5 |
|
|
|
|
86 |
|
|
* Wartość średnia arytmetyczna wyliczona dla trzech pomiarów
AgSnO2Bi2O3 |
|||
Ø |
z |
HV0,2 * |
S |
[mm] |
[%] |
|
|
Prasówka |
- |
94 |
0,2 |
5,7 |
10 |
94,2 |
0,1 |
5,58 |
4 |
94,4 |
0,1 |
5,29 |
10 |
94,1 |
0,2 |
5,18 |
4 |
94,1 |
0,2 |
4,91 |
10 |
94,5 |
0,4 |
4,81 |
4 |
94,6 |
0,1 |
4,56 |
10 |
94,2 |
0,3 |
4,46 |
4 |
94,2 |
0,4 |
4,23 |
10 |
94,3 |
0,2 |
4,14 |
4 |
94,9 |
0,1 |
3,92 |
10 |
94,8 |
0,3 |
3,84 |
4 |
94,7 |
0,3 |
3,64 |
10 |
94,9 |
0,3 |
3,56 |
4 |
95,2 |
0,4 |
3,37 |
10 |
95,1 |
0,1 |
3,3 |
4 |
95,4 |
0,4 |
3,13 |
10 |
95,6 |
0,5 |
3,06 |
4 |
95,2 |
0,2 |
2,91 |
10 |
95,1 |
0,3 |
2,85 |
4 |
95,0 |
0,2 |
2,7 |
10 |
95,4 |
0,4 |
2,65 |
4 |
95,3 |
0,5 |
2,51 |
10 |
95,2 |
0,4 |
2,45 |
4 |
95,6 |
0,4 |
2,33 |
10 |
95,7 |
0,2 |
2,28 |
4 |
95,8 |
0,6 |
2,16 |
10 |
95,7 |
0,5 |
2,12 |
4 |
95,9 |
0,2 |
2,0 |
12 |
96,0 |
0,4 |
1,63 |
34 |
96,1 |
0,3 |
1,48 |
18 |
96,1 |
0,3 |
Tabela 6 . Wyniki pomiaru twardości prasówki wykonanej na prasie KOBO i drutów AgSnO2Bi2O3.
* Wartość średnia arytmetyczna wyliczona dla trzech pomiarów
Rysunek 13. Rozkład twardości dla drutów AgSnO2Bi2O3 z prasy UBE 800.
Rysunek 14. Rozkład twardości dla drutów AgSnO2Bi2O3 z prasy KOBO
Badanie wydłużenia i wytrzymałości na rozciąganie.
Tabela 7 . Wydłużenie i wytrzymałość na rozciąganie dla AgNi10 dla drutów z prasówki o średnicy Ø 4,5 mm.
AgNi10 |
|||||||
Ø |
z |
Rm |
Rm * |
S |
A100 |
A100 * |
S |
[mm] |
[%] |
[MPa] |
[MPa] |
[MPa] |
[%] |
[%] |
[%] |
3,4 |
43 |
220 |
222 |
2 |
35 |
37 |
1,7 |
|
|
222 |
|
|
38 |
|
|
|
|
224 |
|
|
38 |
|
|
2,8 |
33 |
229 |
228,5 |
0,3 |
40 |
36,3 |
3,2 |
|
|
229 |
|
|
35 |
|
|
|
|
228 |
|
|
34 |
|
|
2,42 |
26 |
222 |
226,5 |
4,4 |
34 |
33,6 |
1,1 |
|
|
233 |
|
|
32 |
|
|
|
|
224 |
|
|
35 |
|
|
1,97 |
34 |
233 |
238,5 |
5 |
33 |
32 |
1,7 |
|
|
239 |
|
|
30 |
|
|
|
|
243 |
|
|
33 |
|
|
1,63 |
32 |
238 |
237,5 |
1,2 |
31 |
31,6 |
1,2 |
|
|
238 |
|
|
31 |
|
|
|
|
236 |
|
|
33 |
|
|
1,48 |
18 |
234 |
235 |
1 |
30 |
30 |
0 |
|
|
236 |
|
|
30 |
|
|
|
|
235 |
|
|
30 |
|
|
* Wartość średnia arytmetyczna wyliczona dla trzech pomiarów
AgNi10 |
|||||
Ø |
z |
Rm * |
S |
A100 * |
S |
[mm] |
[%] |
[MPa] |
[MPa] |
[%] |
[%] |
6,0 |
- |
218 |
2,2 |
38,0 |
0,2 |
5,4 |
19 |
220 |
1,8 |
38,1 |
0,5 |
4,6 |
28 |
222 |
1,4 |
37,2 |
0,6 |
4,0 |
25 |
222,5 |
1,3 |
36,5 |
0,4 |
3,4 |
28 |
223 |
0,9 |
36,2 |
0,9 |
2,8 |
33 |
233 |
2,4 |
35,4 |
0,3 |
2,4 |
27 |
232,5 |
1,2 |
32,3 |
0,8 |
2,0 |
31 |
236 |
2,6 |
31 |
0,4 |
1,6 |
36 |
235,5 |
2,1 |
30,5 |
0,6 |
1,5 |
15 |
234 |
0,7 |
30 |
0,4 |
Tabela 8 . Wydłużenie i wytrzymałość na rozciąganie dla AgNi10 dla drutów z prasówki o średnicy Ø 10 mm.
* Wartość średnia arytmetyczna wyliczona dla trzech pomiarów
Rysunek 14. Zależność wytrzymałości na rozciąganie od średnicy drutu dla AgNi10 z prasówki o Ø 4,5 mm..
Rysunek 15. Zależność wydłużenia od średnicy drutu dla AgNi10 z prasówki o Ø 4,5 mm.
Rysunek 16. Zależność wydłużenia od średnicy drutu dla AgNi10 z prasówki o Ø 10 mm.
Rysunek 17. Zależność wydłużenia od średnicy drutu dla AgNi10 z prasówki o Ø 10 mm.
Tabela 9. Wydłużenie i na wytrzymałość rozciąganie dla AgSnO2Bi2O3 z prasy UBE 800.
AgSnO2Bi2O3 |
|||||||
Ø |
z |
Rm |
Rm * |
S |
A100 |
A100 * |
S |
[mm] |
[%] |
[MPa] |
[MPa] |
[MPa] |
[%] |
[%] |
[%] |
3,4 |
43 |
287 |
286 |
1 |
12 |
11,6 |
0,6 |
|
|
286 |
|
|
12 |
|
|
|
|
285 |
|
|
11 |
|
|
2,8 |
33 |
290 |
290 |
1 |
13 |
14 |
1,7 |
|
|
289 |
|
|
16 |
|
|
|
|
291 |
|
|
13 |
|
|
2,42 |
26 |
302 |
304 |
2,6 |
18 |
17,3 |
1,1 |
|
|
303 |
|
|
18 |
|
|
|
|
307 |
|
|
16 |
|
|
1,97 |
34 |
303 |
305 |
2,6 |
18 |
18 |
1 |
|
|
304 |
|
|
17 |
|
|
|
|
308 |
|
|
19 |
|
|
1,63 |
32 |
294 |
290 |
3,6 |
19 |
19,3 |
0,6 |
|
|
287 |
|
|
20 |
|
|
|
|
289 |
|
|
19 |
|
|
1,48 |
18 |
294 |
290 |
3,6 |
20 |
21,6 |
1,5 |
|
|
289 |
|
|
22 |
|
|
|
|
287 |
|
|
23 |
|
|
* Wartość średnia arytmetyczna wyliczona dla trzech pomiaró
Tabela 10. Wydłużenie i na wytrzymałość rozciąganie dla AgSnO2Bi2O3 wykonanych na prasie KOBO.
AgSnO2Bi2O3 |
|||||
Ø |
z |
Rm* |
S |
A100 * |
S |
[mm] |
[%] |
[MPa] |
[MPa] |
[%] |
[%] |
6,0 |
- |
308,5 |
0,5 |
3 |
0 |
5,7 |
10 |
308 |
1 |
4 |
0 |
5,58 |
4 |
307 |
0,5 |
3,5 |
0 |
5,29 |
10 |
308 |
0 |
4 |
1 |
5,18 |
4 |
307,5 |
0 |
3,5 |
0 |
4,91 |
10 |
307 |
0,5 |
4 |
1 |
4,81 |
4 |
307,5 |
1 |
4 |
1 |
4,56 |
10 |
308 |
0 |
3,5 |
0 |
4,46 |
4 |
308 |
0 |
4 |
1 |
4,23 |
10 |
307 |
0 |
4 |
1 |
4,14 |
4 |
307 |
0,5 |
4 |
1 |
3,92 |
10 |
306,5 |
1 |
3,5 |
0 |
3,84 |
4 |
306 |
0,5 |
4 |
1 |
3,64 |
10 |
306,5 |
0,5 |
4 |
1 |
3,56 |
4 |
307 |
1 |
4 |
1 |
3,37 |
10 |
306 |
0 |
3,5 |
0 |
3,3 |
4 |
306,5 |
0,5 |
4 |
1 |
3,13 |
10 |
306 |
0,5 |
4 |
1 |
3,06 |
4 |
306 |
0 |
4 |
1 |
2,91 |
10 |
305 |
0 |
4 |
1 |
2,85 |
4 |
305,5 |
0 |
4 |
1 |
2,7 |
10 |
304 |
0,5 |
3,5 |
0 |
2,65 |
4 |
304,5 |
0 |
4 |
1 |
2,51 |
10 |
305,5 |
1 |
4 |
1 |
2,45 |
4 |
305 |
0,5 |
4 |
1 |
2,33 |
10 |
305 |
0,5 |
4 |
1 |
2,28 |
4 |
305,5 |
1 |
3,5 |
0 |
2,16 |
10 |
304,5 |
0 |
4 |
1 |
2,12 |
4 |
304 |
0 |
4 |
1 |
2,0 |
12 |
304,5 |
0,5 |
3,5 |
0 |
1,63 |
34 |
304 |
0 |
4 |
1 |
1,48 |
18 |
304 |
0 |
4 |
1 |
* Wartość średnia arytmetyczna wyliczona dla trzech pomiarów
Rysunek 16. Zależność wytrzymałości na rozciąganie od średnicy drutu dla AgSnO2Bi2O3 z prasy UBE 800.
Rysunek 17. Zależność wydłużenia od średnicy drutu dla AgSnO2Bi2O3 z prasy UBE 800.
Rysunek 18. Zależność wytrzymałości na rozciąganie od średnicy drutu dla AgSnO2Bi2O3 z prasy KOBO.
Pomiar przewodnictwa elektrycznego właściwego.
Przewodnictwo elektryczne wyprasek AgNi10 i AgSnO2Bi2O3 przeprowadzono na urządzeniu SIGMATEST. Pomiary dla drutów były przeprowadzone przy pomocy mostka Thompsona.
Tabela 11. Pomiar przewodnictwa elektrycznego właściwego dla AgNi10 z prasówki Ø 4,5 mm.
AgNi10 |
|||
Ø |
Przewodnictwo |
Przewodnictwo * |
S |
[mm] |
[mS] |
[mS] |
[mS] |
Wypraski |
13,7 |
14,8 |
1,9 |
|
17 |
|
|
|
13,7 |
|
|
3,4 |
54,6 |
54,6 |
0,2 |
|
54,8 |
|
|
|
54,5 |
|
|
2,8 |
55,1 |
55 |
0,1 |
|
55,1 |
|
|
|
55 |
|
|
2,42 |
55,5 |
55,7 |
0,2 |
|
55,9 |
|
|
|
55,8 |
|
|
1,97 |
56,2 |
55,9 |
0,2 |
|
55,7 |
|
|
|
55,9 |
|
|
1,63 |
55,9 |
56,3 |
0,4 |
|
56,4 |
|
|
|
56,6 |
|
|
1,48 |
56,4 |
56,8 |
0,5 |
|
57,3 |
|
|
|
56,9 |
|
|
* Wartość średnia arytmetyczna wyliczona dla trzech pomiarów
AgNi10 |
||
Ø |
Przewodnictwo * |
S |
[mm] |
[mS] |
[mS] |
Wypraska |
14,6 |
0,2 |
6,0 |
53,7 |
0,3 |
5,4 |
53,8 |
0,1 |
4,6 |
53,8 |
0,4 |
4,0 |
54,0 |
0,5 |
3,4 |
54,2 |
0,2 |
2,8 |
55,7 |
0,3 |
2,4 |
55,7 |
0,1 |
2,0 |
55,9 |
0,4 |
1,6 |
56,2 |
0,2 |
1,5 |
56,4 |
0,1 |
Tabela 12. Pomiar przewodnictwa elektrycznego właściwego dla AgNi10 z prasówki Ø 10 mm.
* Wartość średnia arytmetyczna wyliczona dla trzech pomiarów
Tabela 13. Pomiar przewodnictwa elektrycznego właściwego dla AgSnO2Bi2O3 z prasy UBE.
AgSnO2Bi2O3 |
|||
Ø |
Przewodnictwo |
Przewodnictwo * |
S |
[mm] |
[mS] |
[mS] |
|
Wypraska bez zagęszczenia |
17,6 |
17,4 |
0,4 |
|
17,7 |
|
|
|
17 |
|
|
Wypraska po zagęszczeniu |
38,4 |
38,9 |
0,8 |
|
39,8 |
|
|
|
38,6 |
|
|
3,4 |
41,3 |
42,1 |
0,7 |
|
42,4 |
|
|
|
42,6 |
|
|
2,8 |
46 |
45,3 |
1,6 |
|
43,4 |
|
|
|
46,5 |
|
|
2,42 |
48,1 |
47,4 |
0,8 |
|
47,6 |
|
|
|
46,5 |
|
|
1,97 |
48,2 |
48,2 |
0,6 |
|
48,8 |
|
|
|
47,6 |
|
|
1,63 |
48,2 |
48,3 |
0,2 |
|
48,4 |
|
|
|
48,5 |
|
|
1,48 |
48,7 |
49,1 |
0,4 |
|
49,1 |
|
|
|
49,5 |
|
|
* Wartość średnia arytmetyczna wyliczona dla trzech pomiarów
Tabela 14. Pomiar przewodnictwa elektrycznego właściwego dla AgSnO2Bi2O3 z prasy KOBO
AgSnO2Bi2O3 |
||
Ø |
Przewodnictwo* |
S |
[mm] |
[mS] |
|
Wypraska bez zagęszczenia |
18,1 |
0,7 |
Wypraska po zagęszczeniu |
28,4 |
0,6 |
6,0 |
39,2 |
0,2 |
5,7 |
39,1 |
0,1 |
5,58 |
39,3 |
0,2 |
5,29 |
39,2 |
0,2 |
5,18 |
39,2 |
0,3 |
4,91 |
39,3 |
0,2 |
4,81 |
39,4 |
0,1 |
4,56 |
39,5 |
0,1 |
4,46 |
39,4 |
0,2 |
4,23 |
39,4 |
0,3 |
4,14 |
39,6 |
0,3 |
3,92 |
39,8 |
0,2 |
3,84 |
39,7 |
0,1 |
3,64 |
39,8 |
0,3 |
3,56 |
39,9 |
0,1 |
3,37 |
39,9 |
0,1 |
3,3 |
40,0 |
0,2 |
3,13 |
40,3 |
0,4 |
3,06 |
40,4 |
0,3 |
2,91 |
40,6 |
0,2 |
2,85 |
40,9 |
0,2 |
2,7 |
40,8 |
0,2 |
2,65 |
40,9 |
0,1 |
2,51 |
41,2 |
0,1 |
2,45 |
41,1 |
0,2 |
2,33 |
41,1 |
0,5 |
2,28 |
41,4 |
0,4 |
2,16 |
41,8 |
0,2 |
2,12 |
41,6 |
0,3 |
2,0 |
42,2 |
0,3 |
1,63 |
42,1 |
0,1 |
1,48 |
42,0 |
0,2 |
Rysunek 19. Zależność przewodnictwa od średnicy drutu dla AgNi10 z prasówki o Ø 4,5mm .
Rysunek 20. Zależność przewodnictwa od średnicy drutu dla AgNi10 z prasówki o Ø 10 mm .
Rysunek 21. Zależność przewodnictwa od średnicy drutu dla Ag(SnO2)10 z prasy UBE.
Rysunek 22. Zależność przewodnictwa od średnicy drutu dla Ag(SnO2)10 z prasy KOBO.
Badania strukturalne.
Fotografia 1. Mikrostruktura prasówki materiału AgNi10. Powiększenia x400.Widoczne ciemne pola reprezentują nikiel.
Fotografia 2. Mikrostruktura drutu AgNi10. Powiększenie x200. Wydzielenia niklu w osnowie srebra.
Fotografia 3. Prasówka AgNi10 wyżarzona w atmosferze azotu - widoczne, liczne wciągi. Powiększenie x200.
8. Omówienie wyników.
Przedmiotem niniejszej pracy było określenie wpływu przeróbki plastycznej dwóch materiałów kompozytowych uzyskanych na drodze prasowania izostatycznego rozpylanych proszków. Wyniki pomiarowe otrzymane w tej pracy, są średnią arytmetyczną obliczoną dla 15 wyników pomiarowych.
Pierwszym materiałem był kompozyt o składzie chemicznym Ag - 90% i Ni - 10%. Drugim materiał miał skład Ag - 90% i (SnO2 + Bi2O3) - 10 %. W pracy badano właściwości tych materiałów na kolejnych etapach przeróbki plastycznej.
Po wykonaniu wyprasek zmierzono ich przewodność. Uzyskane wyniki tego pomiaru (tabela nr.7 i 8) pokazują, że wartości zmierzonej przewodności nie są zbyt wysoki.
Kolejnym etapem było wyciśnięcie obu wyprasek na prasówkę o Ø 4 [mm]. Otrzymaną prasówkę z AgSnO2 charakteryzowała się wyższa przewodnością elektryczną w porównaniu
z wypraską. Wartość tej przewodności wzrosła ponad dwukrotnie. Analogiczna sytuacja miała miejsce w przypadku materiału AgNi10. Dodatkowo dla kompozytu AgSnO2 wykonano dogęszczanie wypraski na tzw. ślepej matrycy miało to na celu poprawienie przewodności. Operacja ta zgodnie z oczekiwaniami poprawiła przewodność elektryczną, gdyż zaobserwowano wzrost dwukrotny.
Analizując właściwości przeciągniętych drutów AgSnO2 można zaobserwować, że wraz ze wzrostem stopnia przerobu tego materiału rośnie przewodność elektryczna. (tabela nr.8)
W przypadku materiału AgNi10 wartości te utrzymywały się na stałym poziomie.
Porównując drut z materiału AgNi10 który był wyżarzony w atmosferze azotu, z drutem wyżarzonym w atmosferze próżni stwierdzono, że konieczna jest obróbka cieplna w próżni, ponieważ przy azocie występują wciągi, które zaobserwowano analizując mikrostrukturę ( fotografia nr.3).
Badanie mikrotwardości dla materiału AgNi10 pozwoliło nam zaobserwować spadek tej wartości wraz ze wzrostem stopnia przerobu tego materiału.
9. Wnioski.
Przeróbka plastyczna wpływa na własności badanych materiałów kompozytowych
Celowym jest zastosowanie dogęszczenia na ślepej matrycy w celu polepszenia przewodności elektrycznej
Przy produkcji materiału AgNi10 konieczne jest zastosowanie wyżarzania międzyoperacyjnego między operacyjnego próżni
10. Literatura.
[1] Madej M., Sułomski M., Leżajski J., „Klasyfikacja, przykłady i metody wytwarzania materiałów kompozytowych”, Rudy i Metale Nieżelazne, 3-2003
[2] Blacharski M., „Wstęp do inżynierii materiałowej”, WNT Warszawa 1998
[3] Jonem W. D., „Fundametal principles of polder metallurgy”, Londyn 1960
[4] Kapuściński J., Puciłowski K., Wojciechowski S., „Projektowanie i technologia materiałów kompozytowych”, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej 1983
[5] Biało D., „Wytwarzanie kompozytów w procesach metalurgii proszków”, Kompozyty, R1, 1-2001, str. 89-92
[1] Leżajski J., „Proszki metali i wysokotopliwych faz - Metody wytwarzania”, Wydawnictwo AGH, Kraków 1994
[3] Rutkowski W., „Metalurgia proszków w nowoczesnej technice”, Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1963
[4] Sułowski M., Leżański J., „Formowanie proszków metodą prasowania izostatycznego”, Rudy i Metale Nieżelazne, R 42, 6-1997, str. 249-256
[8] Burzyńska L., Ciuman-Krzemień A., „Kompozyty na osnowie srebra umacniane cząstkami dyspersyjnymi. Materiały stykowe”, Rudy i Metale Nieżelazne, R 47, 9-2002, str. 461-467.
[9] Stolarz S., Kurzeja J., Wojtasik K., „Badania własności materiałów proszkowych na osnowie srebra zawierających 10 i 20% ciężarowych niklu”, Srebro i stopy srebra, 11 Konferencja naukowo-techniczna, 1.01.1983r, Gliwice, Polska, str. 67-84
[10] Stolarz S., „Materiały na styki elektryczne”, WNT Warszawa 1968
[11] Polska Norma, Lipiec 1983, PN-82 H-04935
[12] Polska Norma, Lipiec 1992, PN- 91/ H-04310
[13] Polska Norma, BN - 82/0879-02
[14] Ciaś A., Pieczonka T. , „Własności proszków metali i ich badanie”, Wydawnictwo AGH, Kraków 1989
[16] Ciaś A., Frydrych H., Pieczonka T., „Zarys metalurgii proszków”, Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1992
48
Kompozyty
Umacniane cząstkami
Umacniane włóknami
Strukturalne
Cząstkami dyspersyjnymi
Dużymi cząstkami
Ciągłymi
Nieciągłymi
Laminaty
Wielowarstwowe
Kompozyty
o osnowie polimerowej
o osnowie ceramicznej
o osnowie metalicznej
o osnowie półprzewodnikowej
(2)
Prasa UBE 800
(1)
Prasa UBE 800
Ciągarka bębnowa
Ø 5,4 [mm] - Ø 1,48 [mm]
Wyżarzanie międzyoperacyjne - 240 minut w temp. 600 °C
Ciągarka bębnowa
Ø 3,4 [mm] - Ø 1.48 [mm]
Wyżarzanie międzyoperacyjne - 240 minut w temp. 600 °C
Walcarka Bühler
Ø 9,3 [mm] - Ø 6,0 [mm]
Prasówka Ø 4,5 [ mm]
Prasówka Ø 10 [mm]
Wypraska AgNi10
Ø 6,0 mm
Ø 6,46 mm
Ø 6,95 mm
Ø 7,42 mm
Ø 8,0 mm
Ø 8,65 mm
Ø 9,3 mm
Ø 2,4 mm
Ø 2,8 mm
Ø 3,4 mm
Ø 4,0 mm
Ø 4,6 mm
Ø 5,4 mm
Ø 6,0 mm
Ø 1,97 mm
Ø 1,63 mm
Ø 1,48 mm
Ø 1,48 mm
Ø 1,63 mm
Ø 1,97 mm
Ø 2,42 mm
Ø 2,8 mm
Ø 3,4 mm
Prasówka
Wypraska AgSnO2Bi2O3
Prasówka Ø 6 [mm]
Prasówka Ø 3,4 [ mm]
Ciągarka bębnowa
Ø 3,4 [mm] - Ø 1.48 [mm]
Wyżarzanie międzyoperacyjne - 60 minut w temp. 800 °C
Ciągarka ławowa
Ø 6 [mm] - Ø 1,48 [mm]
Wyżarzanie międzyoperacyjne - 60 minut w temp. 800 °C
(1)
Prasa KOBO
(2)
Prasa UBE 800
Ø 1,48 mm
Ø 1,63 mm
Ø 1,97 mm
Ø 2,42 mm
Ø 1,48 mm
Gniot 18%
Ø 1,63 mm
Gniot 34%
Ø 2,0 mm
Gniot 12%
Ø 5,58 mm
Gniot 4%
Ø 5,7 mm
Gniot 10%
Prasówka
Ø 2,8 mm
Prasówka