Исследование и разработка технологии получения высокопористых ячеистых материалов на основе никеля и железа

• Автор: Дубынина, Любовь Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Место защиты: Б.м.
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Аналитический обзор литературы

1.1. Высокопористые проницаемые материалы

1.1.1. Структура ВПЯМ

1.1.2. Свойства ВПЯМ

1.2. Способы получения высокопористых ячеистых материалов

1.2.1. Получение ВПЯМ с помощью ячеистых материалов носителей

1.2.2. Получение ВПЯМ по традиционной технологии порошковой металлургии с помощью удаляемых порообразователен

2. Методики проведения экспериментов

2.1. Получение порошка железа

2.2. Подготовка солевого компонента
2.3. Определение свойств исходных материалов
2.4. Определение удельной поверхности
2.5. Смешивание
2.6. Прессование
3. Исходные материалы, разработка технологии смешивания
компонентов и прессования
3.1. Исходные материалы
3.2. Смешивание металлических порошков с порообразователями
3.3. Прессование смесей металлических порошков с порообразователями
4. Исследование термокинетических параметров спекания
прессовок
4.1. Механизмы и движущие силы массоиереноса при спекании
4.2. Теплофизические свойства прессовок при нагреве
4.3. Линейное расширение прессовок при нагреве
4.4. Разработка режима спекания ВПЯМ при использовании в качестве порообразователей карбоната и гидрокарбоната
натрия
5. Исследование свойств ВПЯМ
5.1. Определение удельного электрического сопротивления
5.2. Определение размера пор
5.3. Исследование прочности
5.4. Определение проницаемости
Основные выводы
Список литературы


В последние десятилетия интенсивно развивается производство материалов с повышенной пористостью, свойства которых в значительной мере определяются объемной долей, формой и размером пор, а также характером их распределения в объеме изделия. Материалы, пористость которых превышает %, были названы высокопористыми ячеистыми материалами (ВПЯМ) [ -]. Одним из первых отечественных изделий, изготовленных из ВПЯМ, был фильтр для очистки воздуха в космическом корабле «Буран» []. Специфичные свойства ВПЯМ и функциональные их возможности в значительной мере определяются особенностями структурной организации этих материалов, для которой характерны несколько видов пор [, - ]. Один из них - это ячейки, размер которых определяется используемым при изготовлении ВПЯМ полимером, технологией вспенивания или порообразователем. Эти ячейки имеют размер от десятых долей до нескольких миллиметров. Объемная доля таких пор в материале может достигать %. Металлическая фаза в структуре ВПЯМ, представляет собой совокупность различного вида многогранников, чаще всего пентадодекаэдров, внешний вид которых представлен на рис. Металлический матричный каркас состоит из трехгранных ребер - перемычек, т. В узлах ячейки ребра соединены между собой. Для моделирования различных процессов такая модель ячейки конечно полезна, однако в действительности она может существенно отклоняться от пентадодекаэдра и зависит от степени однородности и свойств порообразователя, особенно от свойств его поверхностных зон, которые можно изменять различными добавками, например поверхностноактивными. По данным автора [] грани, образующие поры, могут также быть трех-, четырех-, и шестигранными. Наряду с пентадодекаэдрами металлический каркас ВПЯМ содержит также трехгранные канаты в зонах, из которых удален органический порообразователь. Расположены эти каналы в перемычках. Они образуют во ВПЯМ трехмерную связанную сеть пор, которую называют канальной пористостью. Объем канальной пористости в ВПЯМ составляет (1,5 - 2,5)% [,]. Данные по форме и размерам ячеек, приведенные в указанных выше источниках, относятся в основном к ВПЯМ полученным путем инфильтрации металлической суспензией ячеистого пенополиуретана с последующим спеканием. ВПЯМ характерна микропористость - мелкие поры между частицами, присутствующие в материалах, полученных по классической технологии порошковой металлургии. Микропористость ВПЯМ с объемной долей общей пористости свыше % составляет десятые доли процента. Рнс. Основные свойства, которыми в настоящее время характеризуют ВПЯМ: плотность, проницаемость, прочность на растяжение, сжатие и изгиб, модуль продольной упругости, коэффициент передачи вибрации (демпфирующее свойство), электро- и теплопроводность, сопротивление газопылевому потоку и эффективность его очистки, коэффициент звукопоглощения, термостойкость, окалиностойкость, коррозионная стойкость. Важнейшими характеристиками структурной организации ВПЯМ являются пористость (ячеистая, канальная, микроструктурная, общая), количество фаз, размеры и форма зерен, количество, вид и распределение в зернах неметаллических включений. Достижение пористости ВГ1ЯМ свыше % возможно при использовании металлических порошков и поробразователей разной дисперсности. Технология ВГ1ЯМ из смеси металлического и солевого порошков разработана в МИСиС, она отличается простотой, технологичностью и надежностью получения необходимой пористости в материале [,, - ]. Прочностные свойства ВПЯМ определяются, в значительной мере, особенностями строения ячеек. При пористости до ( - )% ячейки образованы ребрами (рис. Если же пористость составляет свыше ( - )%, то грани оказываются не сформированными, ячейки в этом случае образованы ребрами, соединенными в узлах ячеек, а между ребрами имеются поры. При значении пористости ВПЯМ до % прочность материала на основе железа тем больше, чем меньше размер ячейки, а при пористости свыше % прочность крупноячеистых материалов выше по сравнению с мелкоячеистыми. На рис. Е и коэффициента Пуассона V при растяжении и сжатии ВПЯМ на основе железа в зависимости от пористости, размера ячеек с! П, Го 0, 0, 0. Рис. Есж; 3 - Ераст; с!