Термическая обработка металлических порошков в вихревой противоточной печи

• Автор: Цыбульская, Оксана Николаевна
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 167 с. : ил.

1.1. Влияние способов получения металлических порошков на их чистоту и содержание вредных примесей

1.1.1. Загрязнения металлических порошков при восстановлении

1.1.2. Загрязнения металлических порошков при распылении

1Л .3. Загрязнения металлических порошков при размоле.

1.2. Влияние загрязнений на технологические свойства порошков и механические свойства спеченной стали

1.2.1. Влияние за1рязнений на технологические свойства порошков

1.2.2. Влияние за1рязнений на механические свойства спеченной стали.

1.3. Способы обработки металлических порошков с целью улучшения их качества.

1.4. Аппаратурное оформление технологических процессов термической

обработки металлических порошков

1.4.1. Анализ возможностей оптимизации процессов, обеспечивающих интенсивный тепломассообмен при обработке металлических порошков
в газовых средах
1.4.2. Типы печей для обработки металлических порошков
1.5. Выводы по главе. Постановка цели и задач исследований
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Описание лабораторной установки и материалов.
2.2. Методика и результаты измерения температуры нагрева и охлаждения частиц порошка.
2.3. Методика и результаты измерения скоростей газового потока в объеме
камеры.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА МЕЖДУ ЧАСТИЦАМИ ПОРОШКА И ГАЗОВОЙ СРЕДОЙ В ПРОТИВОТОЧНОЙ ВИХРЕВОЙ КАМЕРЕ.
3.1. Определение эффективных коэффициентов теплоотдачи.
3.2. Обобщение экспериментальных результатов в виде критериальных зависимостей
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СУШКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ В ВИХРЕВОЙ ПРОТИВОТОЧНОЙ ПЕЧИ
4.1. Исследование изменения массы порошков в процессе сушки
4.2. Определение экспериментальных коэффициентов массоотдачи.
4.3. Обобщение результатов исследования процессов сушки порошка в безразмерных параметрах.
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ОКИСЛЕНИЯ ПОРОШКОВ ЖЕЛЕЗА И МЕДИ В ВИХРЕВОЙ ПРОТИВОТОЧНОЙ ПЕЧИ.
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГИДРОФОБИЗАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ.
6.1. Методы нанесения гидрофобизирующих покрытий на металлические порошки
6.2. Технологические свойства исследуемых порошков
6.3. Коррозионные свойства исследуемых порошков.
ГЛАВА 7. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ
В ПРОТИВОТОЧНОЙ ВИХРЕВОЙ КАМЕРЕ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОШКОВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРЕССОВОК. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ПРОМЫШЛЕННОЙ ПЕЧИ
7.1. Сушка и восстановительный отжиг железных и медных порошков,
свойства обработанных порошков
7.2. Свойства материалов, изготовленных из обработанного порошка
7.3. Результаты опьггнонромышленных испытаний и характеристики печи для сушки и отжига металлических порошков
ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ.
Условные обозначения
В массовая концентрация порошка, кгкг
т масса, г
Т абсолютная температура, К
1 температура, С
площадь поверхности, м
XV влажность порошка,
Р плотность, кгм
К универсальная газовая постоянная, Дж кмоль К
иУгУт относительная скорость скорость скольжения, мс
V, 1 скорость, мс
Дц количество теплоты, Дж
а л коэффициент теплоотдачи, Втм К
Р коэффициент массоотдачи, мс
У кинематический коэффициент вязкости, м2с
В динамический коэффициент вязкости, Пахе
V л коэффициент диффузии, м с
X коэффициент теплопроводности, Втм К
т время протекания реакции, с
б размер частицы, мм
в расход, кгс
6 диаметр, м
Рп давление в потоке полное, Па
Рс давление в потоке статическое, Па
Ь длина, м
Критерии, безразмерные числа
Био В Грасгофа вг Нуссельта
V к
Прандтля Рг Рейнольдса 1Яе
г газ
т твердая компонента газоиорошкового потока
0 начальное состояние
V диффузионный
1 локальный
вх условия входа р рабочий режим
Ф тангенциальная координата
Индексы.
м материал порошок к конечное состояние
ср среднее значение шах максимальный интегральный б условия в бункере баз базовый режим
ВВЕДЕНИЕ


Теория роста зерен при восстановлении основывается на процессах, протекающих на поверхности порошковых частиц с привлечением одного из двух механизмов ростом частиц по конденсационному механизму и диффузионным срастанием и рекристализацией. По теории конденсационного механизма при восстановлении происходит испарение либо сублимация металла или окисла, частично восстанавливающегося в газовой фазе, который затем конденсируется на поверхности уже восстановленного зародышевого кристалла. Этот процесс протекает в согласии с уравнением Кельвина рр0 x 2V, из которого следует, что давление пара растет при уменьшении размера частицы. В присутствии примесей, снижающих давление пара, скорость испарения меньше и меньше скорость роста зерна. На рост зерна влияет еще целый ряд других факторов, особенно уровень температуры восстановления, величина поверхности восстанавливаемого материала. Другое представление о росте частиц при изготовлении металлических порошков восстановлением предполагает слипание меньших частиц в большие, которые затем рекристаллизуются в зерна больших размеров. Температура начала этого процесса совпадает с температурой начала реакции в твердом состоянии, которая для металлов составляет одну треть абсолютной температуры плавления. В зависимости от типа и состояния решетки, от типа и количества загрязнений эта температура очень сильно меняется. Теории роста зерен при восстановлении основываются прежде всего на процессах, протекающих на поверхности порошковых частиц. Основная часть зафязнений у металлических частиц сосредотачивается в поверхностном окисленном слое. Его абсолютная толщина по отношению к большой поверхности частицы и к относительно небольшому количеству окисных загрязнений мала. Достигает она обычно порядка нескольких атомных слоев. Это немного в макро и микроскопическом масштабе, но очень много в атомном измерении. Энергетические соотношения на поверхности частиц, имеющие большое значение для процессов диффузионного срастания и для процессов сублимации и конденсации при изготовлении металлических порошков являются достаточно сложными. У атомов внутренних слоев кристаллической решетки, со всех сторон окруженных соседними атомами, силы связи уравновешены. У атомов поверхностных слоев часть сил связи не уравновешена, так как они отклонены от равновесных положений. В металле это приводит к расширению решетки. Еще большая неуравновешенность наблюдается на гранях и углах кристалла. Как следствие этой неуравновешенности, частицы могут адсорбировать атомы и молекулы твердых, жидких и газообразных веществ. При повышенных температурах еще больше возникает активность поверхностных атомов, в конечном итоге имеет место взрывной процесс, проявляющийся в испарении или сублимации, причем освободившиеся частицы происходят из мест наибольшего энергетического потенциала. Дефекты кристаллической решетки или посторонние атомы примеси, загрязнения могут способствовать интенсификации этого процесса. В данном случае речь идет об активации поверхности, если нарушения затрагивают глубины решетки, то можно говорить об активации решетки. Первостепенную роль в порошковой металлургии имеют методы восстановления, при которых из окисла или из соли металлический порошок получается по реакции с углеродом или газовыми восстановителями. Этот метод позволяет в промышленном масштабе производить губчатый железный порошок, порошки вольфрама, молибдена, кобальта, никеля, меди. В таблице 1. Из таблицы следует, что требования по чистоте к АУОз значительно выше, чем к М0О3, что обусловлено лучшей деформируемостью молибдена. В процессе восстановления содержание загрязнений может увеличиваться или снижаться. Повышается содержание тех примесей, которые в процессе восстановления не испаряются и не возгоняются. Если же в процессе восстановления из окисла восстанавливаемого металла большая часть кислорода уходит в виде газообразных продуктов, то не восстановленные примеси измененного типа концентрируются в готовом металлическом порошке, где их содержание повышается в отношении изменения массы исходного окисла к массе металла. У железа это отношение равно 1,3 1,5. Это относится к примесям, которые при восстановлении стабильны, т.