Wydział: IMiIP	Temat: Spiekanie proszków	Data: 10.12.2007
Rok: III Studia zaoczne	Prowadzący: dr. inż. Maciej Sułowski	Ocena:
Zespół: I	Imię i Nazwisko: Paweł Sobczak

1. Charakterystyka ćwiczenia:

Ćwiczenie składało się z dwóch części.

Celem pierwszej części ćwiczenia było sporządzenie szkiców dwóch obserwowanych pod mikroskopem próbek proszków metali oraz opisanie ich składu chemicznego. Do obserwacji użyto próbek: bimetalu (szkic), miedzi wytwarzanej metodą elektrolizy (szkic), niklu otrzymanego metodą karbonylkową (szkic), miedzi wytworzonej na drodze rozpylania, spiekanej stali szybkotnącej oraz żelaza infiltrowanego miedzią.

Druga część ćwiczenia polegała na spiekaniu dwunastu miedzianych wyprasek otrzymanych drogą prasowania. Sześć próbek prasowana była z dodatkiem gliceryny, a pozostała część bez. Spiekanie wykonywaliśmy w atmosferze azotowej celem ograniczenia do minimum utlenianie proszku wyprasek. Ponieważ proszki metali mają dość rozwiniętą powierzchnie, wskutek czego szybko się utleniają, wpływa to negatywnie na procesy zagęszczania. Spiekaniu poddawaliśmy wypraski w dwóch temperaturach: 600°C, 800 °C, przez okres 30 minut. W temperaturze 600°C spiekaliśmy trzy próbki bez środka poślizgowego oraz trzy próbki prasowane z użyciem gliceryny. Dla temperatury 800°C postępujemy analogicznie.

2. Dane i wzory.

• objętość próbki:
  ; [cm³],

• gęstość rzeczywista próbki:
  ; [g/cm³],

• gęstość względna próbki:
  ; [%],

• gęstość teoretyczna miedzi: ρ_teroret.=8,92 [g/cm³],

• porowatość:
  ; [%].

• Zestawienie wyników i obliczeń.

PRÓBKI PRASOWANE
Nr próbki	Skład próbki	Nacisk stempla [N]	ciśnienie prasowania p [MPa]	średnica próbki  [mm]	wysokość próbki h [mm]	masa próbki m [g]	objętość próbki V [cm^3]	gęstość próbki ρrzecz [g/cm^3]	gęstość względna ρwzgl. 	porowatość P [%]
1	miedź	10000	56,62	15,06	7,77	5,95	1,38	4,30	48,22	51,78
2							15,12	8,06	5,93	1,45	4,10	45,96	54,04
3					30000	169,85	15,08	6,27	5,95	1,12	5,32	59,60	40,40
4							15,06	6,32	6,01	1,13	5,34	59,88	40,12
5					70000	396,31	15,06	5,07	5,99	0,90	6,64	74,39	25,61
6							15,06	5,08	5,95	0,90	6,58	73,75	26,25
7				miedź + gliceryna	10000	56,62	15,09	7,63	6,04	1,36	4,43	49,65	50,35
8							15,04	7,68	5,98	1,36	4,39	49,16	50,84
9					30000	169,85	15,07	6,44	5,90	1,15	5,14	57,61	42,39
10							15,07	8,22	6,20	1,47	4,23	47,43	52,57
11					70000	396,31	15,06	5,96	6,05	1,06	5,70	63,92	36,08
12							15,09	4,92	6,10	0,88	6,94	77,76	22,24

PRÓBKI SPIEKANE
Nr próbki	Skład próbki	Nacisk stempla [N]	ciśnienie prasowania p [MPa]	średnica próbki  [mm]	wysokość próbki h [mm]	masa próbki m [g]	objętość próbki V [cm^3]	procentowa zmiana objętości V/V [%]	V/V	gęstość próbki ρrzecz [g/cm^3]	gęstość względna ρwzgl. 	porowatość P [%]
1	miedź	10000	56,62	14,91	7,01	5,91	1,22	16,00	13,08	4,83	54,16	45,84
2							15,05	8,03	5,90	1,43	1,87	1,31	4,13	46,33	53,67
3					30000	169,85	15,02	5,88	5,88	1,04	7,80	7,49	5,65	63,30	36,70
4							14,09	5,80	5,96	0,90	22,13	24,49	6,59	73,92	26,08
5					70000	396,31	14,95	4,76	5,93	0,84	6,75	8,09	7,10	79,60	20,40
6							15,02	5,01	5,89	0,89	1,72	1,94	6,64	74,42	25,58
7				miedź + gliceryna	10000	56,62	14,70	7,16	5,83	1,21	14,93	12,29	4,80	53,81	46,19
8							15,04	7,62	5,76	1,35	1,07	0,79	4,26	47,72	52,28
9					30000	169,85	15,03	6,23	5,71	1,10	4,33	3,92	5,17	57,94	42,06
10							14,70	5,99	5,99	1,02	44,94	44,22	5,90	66,09	33,91
11					70000	396,31	14,82	4,78	5,82	0,82	23,70	28,76	7,06	79,17	20,83
12							15,04	4,88	5,89	0,87	1,29	1,49	6,80	76,20	23,80

UWAGA: próbki o numerach parzystych spiekane były w temperaturze 600°C, natomiast próbki o numerach nieparzystych w temperaturze 800°C

4. Wykresy.

1. wykres procentowej zmiany objętości spieków w funkcji temperatury spiekania.

Wartości legendy są wartościami ciśnienia prasowania wyrażonymi w MPa.

Próbki prasowane bez dodatku gliceryny


Próbki prasowane z dodatkiem gliceryny




2. wykres gęstości rzeczywistej spieków w funkcji temperatury spiekania.

Wartości legendy są wartościami ciśnienia prasowania wyrażonymi w MPa.

Próbki prasowane bez dodatku gliceryny


Próbki prasowane z dodatkiem gliceryny


5. Wnioski

Na podstawie przedstawionych wykresów można wyciągnąć następujący wniosek - wraz ze wzrostem temperatury spiekania, zagęszczenie spieku rośnie. Z wykresów wynika także, że gęstość wypraski jako materiału wsadowego do spiekania ma istotny wpływ na zagęszczenie spieku. Jeżeli wobec tego gęstość spieku rośnie wraz ze wzrostem gęstości wypraski, to równocześnie maleje porowatość spieku. Gęstość wypraski jest tym większa im większe ciśnienie prasowania próbek. Możemy sądzić, że zagęszczenie spieku jest lepsze w przypadku wypraski z dodatkiem gliceryny. Wynikać to może z prostej własności, że dodatek środka poślizgowego niezależnie od sposobu działania poprawia warunki prasowania - zmniejsza tarcia (wewnętrzne i zewnętrzne), co prowadzi do lepszego zagęszczenia wypraski.

Patrząc na wykresy łatwo zauważyć, że w przypadku prasowania pod ciśnieniem 169,85 MPa, zarówno próbek z dodatkiem gliceryny, jak i bez środka poślizgowego, wypraski gwałtownie zwiększyły swoją objętość. Spowodowane to jest najprawdopodobniej faktem, iż w próbkach tych doszło do gwałtownego rozrostu ziaren prowadzącego do powstania gruboziarnistej struktury z porami znajdującymi się wewnątrz ziaren. Pory takie bardzo wolno zanikają.

---