Теоретические основы и технология специальных методов порошковой металлургии для изготовления изделий электронной техники

• Автор: Кем, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 360 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1.АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 .Применение методов порошковой металлургии и порошковых материалов при производстве деталей ИЭТ 1.2.0сновные закономерности формирования свойств на первой

стадии консолидации

1.2.1.Классификация процессов, протекающих при прессовании порошков

1.2.2.Стадии уплотнения порошков в прессформах

1.2.3.Компоненты давления. Работа прессования в прессформах

1.2.4.Классификация рациональных приемов формования

порошковых материалов

1.3.Формирование свойств в условиях консолидации порошкового пористого тела, содержащего технологическую смазку
ЕЗЛ.Термодетрукция технологических смазок и свойства порошковых тел
1.3.1.1 .Особенности формирования межчастичных контактов
1.4.Газодинамические особенности удаления продуктов
деструкции из спекаемого пористого тела
1.5.Обсуждение. Цель и задачи исследования
2.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ЭСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 .Материалы. Технологические особенности применения
2.1.1 .Медь. Области применения и свойства
2.1.2.Алюминий. Основные характеристики и физикомеханические свойства
2.1.3 .Молибден. Свойства, особенности применения
2.1 АМатериалы с особыми свойствами теплового расширения и упругости
2.1.4.1.Основные аномалии свойств. Влияние технологических факторов
2.1.4.2.Упругие свойства. Влияние технологических факторов
2.1.4.3.Тепловое расширение. Влияние технологических факторов
2.1.4.4.Сплавы с заданными температурными характеристиками расширения промышленного назначения
2.1.4.5.Промышленные сплавы с аномалией упругих свойств
2.2.Методика получения порошков. Возможности плазменного распыления
2.2.1.Установка и общая схема плазменного распыления технологического объекта
2.2.2.Методика исследования динамики движения частиц в камере распыления
2.3.Прочие методики
3.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАЗУПЛОТНЕНИЯ СПЕКАЕМОГО ПОРИСТОГО ТЕЛА НА СТАДИИ УДАЛЕНИЯ ПРОДУКТОВ ДЕСТРУКЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СМАЗОК
3.1.Физические основы удаления газообразных продуктов деструкции из спекаемого пористого тела
3.2.Механизмы процесса деструкции технологических смазок 3.3.Основные закономерности процесса разуплотнения спекаемого пористого тела на стадии удаления продуктов деструкции технологических смазок
ЗАЗаключение
4.ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЛАЗМЕННОГО РАСПЫЛЕНИЯ НА ОСОБЕННОСТИ ФАЗОВЫХ И СТРУКТУРНЫХ ТРАНСФОРМАЦИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ
4.1.Теоретический анализ охлаждения частиц в процессе
плазменного распыления
4.2.Моделирование условий плазменного распыления
технологического объекта
4.2.1 .Численный анализ динамики кристаллизации частиц
4.2.2.Оценка гранулометрического состава порошков
4.2.3.Коагуляция капель в процессе плазменного распыления
4.3.Экспериментальное исследование динамики движения частиц в камере распыления
4.4.Структура, фазовый и химический состав порошков,
получаемых плазменным распылением
4.5. Заключение
5.ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СВОЙСТВ В УСЛОВИЯХ
НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО СПЕКАНИЯ ПОРОШКОВОГО
ПОРИСТОГО ТЕЛА
5.1.Начальные стадии спекания прессовок порошкового
РеМСо сплава НК
5.2.Начальные стадии спекания прессовок порошковых
материалов на основе А1
5.3. Заключение 6 б.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ
ФОРМИРОВАНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
6.1 .Свойства теплового расширения
6.1.1.Влияние наследственности предистории получения на особенности формирования свойств
6.1.1.1 .Стандартные порошки
6.1.1.2.Плазменнораспыленные порошки
6.2.Упругие свойства
6.3.Влияние пластического деформирования и отжига на
структуру, тепловые и прочностные свойства
6.4.Особенности формирования свойств порошковых алюминиевых
сплавов
6.4.1 .Влияние способа прессования
6.5. Особенности формирования свойств спеченной порошковой
6.5.1. Влияние термоциклирования на размерную стабильность
деталей из медного порошка
6.6.Процессы, происходящие при спекании дисперсных частиц
порошка молибдена
6.7.3аключение
7.ТЕХ1 ЮЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И СПЕЦТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЭТ
7.1. Специальные технологические процессы и оборудование для порошковой металлургии алюминия
7.2. Специальные технологические процессы и оборудование для порошковой металлургии меди
7.3.Специальные технологические процессы и оборудование для
прямого прессования порошка молибдена
7.4.Специальные технологические процессы и оборудование для порошковой металлургии сплавов с особыми свойствами теплового расширения и упругости, материалов на основе железа
7.5 .Заключение
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
Литература


Стадии консолидации будем оценивать величиной, равной отношению предела текучести при сжатии к давлению
прессования . Установлено рис. Стадия эта заканчивается обычно при РРкОД. В данном случае она закончилась при Р0 МПа, то есть при РРк0,6. И, наконец, 3ья стадия характеризуется непрерывным падением отношения Р. МПа рис. Интересно, что для порошка Мо, например, вплоть до давлений 0 МПа, имеет место 1ый этап прессования, то есть стадия низких давлений. Рассматривая вопросы, связанные с обжатием порошков в прессформах можно сделать ряд допущений . Так, представляется возможным рассматривать пористую среду как конгломерат сферических частиц одинаковых размеров с соответствующей упаковкой, обеспечивающей минимальное количество пустот. Это не является идеализированным случаем, поскольку пористые тела достаточно часто получают из сферических частиц одинаковых размеров. Для понимания механизмов уплотнения в этом случае можно использовать несколько схем. Так, в частности, если к верхней части засыпки приложить давление, то наблюдается смещение вниз частиц, слабо удерживаемых трением, в том числе и о стенки матрицы прессформы. В действительности, на 1ой стадии прессования всегда происходит некоторая утрамбовка частиц. Такая утрамбовка происходит для сферических частиц Си уже при давлениях ниже ЮМПа с соответствующим изменением начального объема засыпки в пределах 1,3. Поскольку при утрамбовке происходит взаимное перемещение скольжение частиц порошка, можно полагать, что связь между давлением и плотностью на этой стадии в большей мере будет зависеть от формы частиц и характеристик поверхностного трения. Рассмогрим, что может произойти при повышении давления и деформации каждой частицы рис. Очевидно, что при давлении сверху контакты между каждой парой шариков окажутся под нагрузкой. Напряжения быстро превысят предел упругости и достигнут такой величины, когда начнется пластическое течение. Мейеру, или давлению истечения по Нейлю и Гринвуду . Рис. Свойства порошкового пористого тела на различных стадиях. Очевидно, что при увеличении нагрузки каждый шарик сплющится и контактная поверхность увеличится соответственно нагрузке. Важным является то, что ширина каждой сплющенной частицы сохраняется, поскольку количество частиц в поперечном сечении не меняется. Рис. Зависимость аод I Р от давления прессования 1 Сипрессование в стальной прессформе 2 Си гидростатическое прессование 3 Мо гидростатическое прессование. Стоит отметить, что, критикуя модель прессования сферических частиц, М. Балыиин, на наш взгляд, упускает одно важное обстоятельство, связанное с внешними границами рассматриваемого процесса, или иначе, границами стадийности. Из рассмотренных данных ясно, что в модели уплотнения шаров возможность взаимного скольжения частиц уже исчерпана и в дело вступает пластическое течение материала частиц. Рис. Полного закрытия пор можно ожидать, таким образом, при давлении истечения, применяемом, например, в процессе экструзии, или давлении, соответствующем максимальной твердости вдавливания. На поздних стадиях процесса прессования нельзя ожидать значительного развития межчастичного трения, а вот трение частиц о стенки прессформ должно внести свои коррективы в эти выводы. В соответствии с одним из основных положений теории уплотнения порошковых тел , , работа внутреннего трения при прессовании в значительной степени расходуется на разрыв и нарушение связей в контактных зонах. Поэтому упругая местная разгрузка в первой стадии прессования существенно снижает работу внутреннего трения. В частности, упругая местная разгрузка может снизить, иногда даже до нуля, значение межчастичного коэффициента трения. Оно связано с перераспределением нагрузки при уплотнении, то есть нагрузка одних контактных участков сопровождается разгрузкой других. Обязательным условием остаточной пластической деформации является а 0. Э, выраженная в долях диаметра, равна ДОО. Вследствие концентрации всех напряжений в области контактного сечения упругая линейная деформация по диаметру будет, при любом размере этого сечения, равна Рк1Ек Здесь Емодуль упругости компактного тела. Уравнение 1.