Методы консолидации при порошковых технологиях

Методы получения порошков для изготовления наноматериалов весьма разнообразны и их условно можно разделить: на химические и физические(основные из которых с указанием наиболее характерных ультрадисперсных порошков).

Химические методы более универсальны и более производительны, но управление размерами, составом и формой частиц легче осуществляется при использовании физических методов, особенно конденсационных.

Метод получения наноструктурных материалов играет важную роль в формировании структуры и свойств этих материалов. Процессы, в результате которых происходит формирование нано- или ультрадисперсных структур – это кристаллизация, рекристаллизация, фазовые превращения, высокие механические нагрузки, интенсивная пластическая деформация, полная или частичная кристаллизация аморфных структур. Выбор метода получения наноматериалов определяется областью их применения, желательным набором свойств конечного продукта. Характеристики получаемого продукта – гранулометрический состав и форма частиц, содержание примесей, величина удельной поверхности – могут колебаться в зависимости от способа получения в весьма широких пределах.

Методы консолидации при порошковых технологиях

Методы консолидации при порошковых технологиях

Химические методы синтеза включают различные реакции и процессы, в том числе процессы осаждения, термического разложения или пиролиза, газофазных химических реакций, восстановления, гидролиза, электроосаждения. Регулирование скоростей образования и роста зародышей новой фазы осуществляется за счет изменения соотношения количества реагентов, степени пересыщения, а также температуры процесса. Как правило, химические методы – многостадийные и включают некий набор из вышепоименованных процессов и реакций.

Способ осаждения заключается в осаждении различных соединений металлов из растворов их солей с помощью осадителей. Продуктом осаждения являются гидроксилы металлов. В качестве осадителя используют растворы щелочей натрия, калия и другие.

Физические методы. Способы испарения (конденсации), или газофазный синтез получения нанопорошков металлов, основаны на испарении металлов, сплавов или оксидов с последующей их конденсацией в реакторе с контролируемой температурой и атмосферой. Фазовые переходы «пар-жидкость-твердое тело» или «пар-твердое тело» происходят в объеме реактора или на поверхности охлаждаемой подложки или стенок.

Сущность способа состоит втом, что исходное вещество испаряется путем интенсивного нагрева, с помощью газа-носителя подается в реакционное пространство, где резко охлаждается. Нагрев испаряемого вещества осуществляется с помощью плазмы, лазера, электрической дуги, печей сопротивления, индукционным способом, пропусканием электрического тока через проволоку. Возможно также бестигельное испарение. В зависимости от вида исходных материалов и получаемого продукта, испарение и конденсацию проводят в вакууме, в инертном газе, в пото- ке газа или плазмы. Размер и форма частиц зависят от температуры процесса, состава атмосферы и давления в реакционном пространстве.

Способ гетерофазного взаимодействия осуществляют путем ступенчатого нагрева смесей твердых солей металлов с раствором щелочи с образованием оксидной суспензии и последующим восстановлением металла. Таким способом получают металлические порошки с размером частиц в пределах 10–100 нм.

Гель-метод заключается в осаждении из водных растворов нерастворимых металлических соединений в виде гелей. Следующая стадия – восстановление металла. Этот способ применяется для получения порошков железа и других металлов.

Способ восстановления и термического разложения – обычно это следующая операция после получения в растворе ультрадисперсных оксидов или гидроксидов с последующим осаждением и сушкой. В качестве восстановителей, в зависимости от вида требуемого продукта, используют газообразные агенты – как правило, водород, оксид углерода, или твердые восстановители – углерод, металлы или гидриды металлов.

Механические методы. Способы измельчения материалов механическим путем в мельницах различного типа – шаровых, планетарных, центробежных, вибрационных. Механическим путем измельчают металлы, керамику, полимеры, оксиды, хрупкие материалы. Степень измельчения зависит от вида мате- риала. Так, для оксидов вольфрама и молибдена получают крупность частиц порядка 5 нм, для железа – порядка 10–20 нм.

Положительной стороной механических способов измельчения является сравнительная простота установок и технологии, возможность измельчать различные материалы и получать порошки сплавов, а также возможность получать материал в большом количестве.

К недостаткам метода относятся возможность загрязнения измельчаемого порошка материалами мелющих тел, а также трудности получения порошков с узким распределением частиц по размерам, сложности регулирования состава продукта в процессе измельчения.

1. Прессование + спекание

2. Спекание под давлением

  • Осадка
  • Газовая экструзия и гидроэкструзия

3. Экструзия

4. Горячее изостатическое прессование

Холодное статистическое прессование в закрытом пресс-формах относительно простой и универсиальный для прессования изделий различных формы из порошков любых составов метод, который позволяет реализировать многоместную схему прессования.

Недостаток: неравномерное распделения свойств формуемого изделия объему.

Методы консолидации при порошковых технологиях
Методы консолидации при порошковых технологиях

Ультразвуковое прессование нанопорошков— метод сухого холодного компактирования керамических нанопорошков без применения пластификаторов.

Воздействие на порошок мощного ультразвука в процессе прессования уменьшает межчастичное трение и трение частиц порошка о стенки пресс-формы, частично разрушает агломераты и крупные частицы, повышает поверхностную активность частиц порошка и равномерность их распределения по объему. Это способствует повышению плотности спрессованного изделия, ускорению диффузионных процессов, ограничению роста зёрен при последующем спекании и сохранению наноструктуры. Ультразвуковое прессование нанопорошков особенно эффективно при изготовлении изделий сложной формы.

Составление консолидированной финансовой отчетности: методика и нормативные требования

Похожие статьи:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector