Dobrawa Zawilińska gr.15 zespół IV

Sprawozdanie z laboratorium materiałoznawstwa

Spieki i kompozyty

W miarę rozwoju techniki pojawiła się nowa technologia wytwarzania stopów dzięki której wyprodukowanym materiałom można nadawać specjalne własności elektryczne, mechaniczne,

magnetyczne, żaroodporne, chemiczne, itd.

Metodą metalurgii proszków, bo o niej mowa, wyrabia się części samochodowe i samolotowe,

części przedmiotów domowego użytku, magnesy trwałe, łożyska ślizgowe, styki elektroniczne,

koła zębate, koła maszyn liczących i urządzeń rejestrujących, itp.

W metalurgii proszków stosuje się proszki następujących materiałów: miedzi, niklu, ołowiu, aluminium, cyny, mosiądzu, stali narzędziowej, nichromu, wolframu, molibdenu, korundu, stali nierdzewnej.

Technologia ta, poza niewielkimi kosztami produkcji i małym zużyciem tak materiałów jak i energii, posiada liczne zalety takie jak:

• możliwość formowania gotowych elementów bez potrzeby obróbki mechanicznej

• możliwość automatyzacji procesu wytwarzania

• możliwość wytwarzania tworzyw o składzie i strukturze nieosiągalnej innymi metodami

(np. brąz-grafit, wolfram-kobalt, wolfram-srebro, materiały SAP)

Wyroby wytwarzane metodą metalurgii proszków można podzielić na trzy grupy:

- spieki na bazie żelaza:

spiekane stale węglowe lub stopowe

- spieki na bazie metali nieżelaznych (łożyska, styki, komutatory):

spieki na bazie miedzi - brązy, mosiądze cynkowe, niklowe.

- spieki metalowe-ceramiczne (SAP, kompozyty, materiały cierne)

są to spieki zaliczane do materiałów kompozytowych, wytwarzane na osnowie żelaza

lub miedzi. Obecnie wytwarzane są również spieki zwane cermetalami składające się

z tlenku metalu i osnowy metalowej.

Do tej grupy zaliczamy również SAP, jest to spiekany proszek aluminium stosowany na

osłony prętów paliwowych reaktorów lub tłoki silników spalinowych.

Metalurgia proszków posiada cztery główne etapy technologiczne:

otrzymywanie proszków, przygotowanie proszków do zagęszczania, formowanie kształtek

(np. prasowanie) oraz spiekanie.

Prasowanie- jest to proces ,w którym w efekcie „zgniatania” luźnych cząstek proszku pod odpowiednim ciśnieniem w matrycach, otrzymujemy wypraski.

Podczas prasowania następuje przegrupowanie proszku (odkształcenie dla plastycznych lub sprężystych, kruszenie dla kruchych ) w efekcie którego dochodzi do zagęszczenia struktury.

Do prasowania używamy matryc z ruchomym stemplem.

1.matryca

2.stempel górny

3.stempel dolny

4.wypraska

Prasowanie umożliwia nam również nadanie wyprasce odpowiedniego kształtu.

Na laboratorium prasowaliśmy proszek miedzi pod ciśnieniem : 100, 200, 300 MPa

WYPRASKI
Nr. Prób.	Ciśnienie prasowania	m [g]	d [mm]	H [mm]	v [cm³]	δ [g/cm³]	δ wzg. [%]	p [%]
1 2	100	8.40 8.61	15.36 15.32	8.73 8.91	1.614 1.693	5.20 5.25	58.1 58.6	41.9 41.6
3 4	200	8.97 8.20	15.34 15.37	8.44 4.74	1.560 1.433	5.75 5.72	64.2 63.9	35.8 34.8
5 6	400	8.80 8.62	15.33 15.36	7.26 7.22	1.338 1.335	6.57 6.45	73.4 72.0	26.6 28.0

m(masa), d(średnica), h(wysokość)= z pomiarów. V=∏r²h

δteoretyczne=8.95 [gm/mc³] p(porowatość)=1-względneδ

Spiekanie- jest to proces nadający wyprasce odpowiednią trwałość i gęstość.

W trakcie spiekania zmniejszeniu ulega energia swobodna proszku i energia odkształcenia nagromadzona w defektach sieci. Prowadzi to do zmian strukturalnych takich jak sferoidyzacja

i objętościowe zmniejszenie porów, tworzenie szyjek między cząsteczkami proszku, poligonizacji i rekrystalizacji w objętości cząstek proszku.

Dzięki temu następuje redukcja defektów sieci wakancji atomów między węzłowych i dyslokacji. Wszystkie powyższe zjawiska muszą przebiegać w odpowiednio wysokiej temperaturze gdyż wymagają dużej ruchliwości atomów.

Temperatura ta nie powinna być jednak niższa niż temperatura topnienia przeważającego składnika. Podczas spiekania wymagane jest stosowanie atmosfery ochronnej, aby zapobiec utlenianiu wyprasek. Najczęściej stosowaną atmosferą ochronną jest atmosfera wodorowa.

Poniżej znajduje się tabelka spieków wykonanych z wyprasek na laboratorium:

SPIEKI
Nr. Prób.	Ciśnienie prasowania	m [g]	d [mm]	H [mm]	v [cm³]	δ [g/cm³]	δ wzg. [%]	p [%]
1 2	100	8.31 8.50	15.15 14.14	7.74 7.92	1.21 1.21	6.86 7.02	76.6 78.4	23.4 21.6
3 4	200	8.86 8.51	14.24 14.23	7.64 6.93	1.19 1.08	7.44 7.87	83.12 87.9	16.8 12.1
5 6	400	8.76 8.55	14.73 14.64	6.76 6.60	1.14 1.09	7.65 7.84	85.4 87.5	14.6 12.5

Węgliki spiekane- jest to odrębna grupa wyrobów metalurgii proszków.

Wytwarza się je w postaci spieków węglików wysokotopliwych, spojonych metalem wiążącym jako osnową. Najczęściej stosuje się tutaj węgliki wolframu ,tytanu, tantalu, wanadu,

Chromu oraz molibdenu. Metalem wiążącym natomiast jest kobalt lub nikiel.

Z węglików spiekanych wykonuje się płytki nalutowywane na ostrza narzędzi wykonanych ze stali. Węgliki dzielimy na cztery grupy S, U, H, G.

Do S i U należą gatunki wolframowo-tytanowe, a do H i G wolframowe.

---