Tungsteno metallurgia delle polveri - sinterizzazione
Tungsteno Metallurgia delle Polveri - sinterizzazione Generale:
ln fine di aumentare la resistenza dei compatti verdi, sono sottoposti a trattamento termico, che si chiama sinterizzazione. L'obiettivo principale di sinterizzazione è ordine densificazione fornire il metallo con le proprietà fisiche e meccaniche necessarie e una densità che è adatto per la successiva lavorazione termomeccanica. Sinterizzazione di tungsteno è comunemente effettuata in un intervallo di temperatura di 2000 fino a 3050 ℃ sotto scorre idrogeno sia per sinterizzazione diretta (riscaldamento a resistenza auto) o sinterizzazione indiretta (sistemi elemento di resistenza di riscaldamento). La densità ottenuta quindi dovrebbe essere un minimo di 90% della densità teorica, ma è comunemente compreso tra il 92 al 98%.
Il principale forza motrice per la sinterizzazione è l'abbassamento di energia libera, che ha luogo quando particelle individuali crescere insieme, i pori si restringono, e l'elevata superficie della compatta (vale a dire, la sua elevata energia di superficie in eccesso) diminuisce. La diminuzione della superficie si ottiene flusso diffusionale della materia in volume dei pori sotto l'azione di forze capillari (forza di tensione superficiale). Oltre ritiro, recupero (cambiamento delle strutture subgrain e scarico della trazione), ricristallizzazione (formazione di cristalli di deformazione liberi a basso contenuto di densità di dislocazioni), e la crescita del grano si verificano durante la sinterizzazione, anche a contribuire alla riduzione al minimo di energia libera.
tungsteno Metallurgia delle Polveri - sinterizzazione è comunemente considerato che si svolge in tre fasi:
* Durante la fase iniziale, il collo si formano tra le singole particelle e crescono per diffusione, aumentando l'area di contatto interparticellare. L'aggregato in polvere restringe, coinvolgendo centro a centro approccio delle particelle. In questa fase, il grado di densificazione è ancora basso e la struttura dei pori è aperta e completamente collegato.
* Con l'aumento della formazione di collo (fase intermedia), i colli diventano e perdono la loro identità. I pori sono assunti essere cilindrico. Le loro radio variano lungo la loro lunghezza e, con aumento del ritiro, i canali poro rompono in piccoli segmenti, ancora parzialmente interconnesse. Durante questa fase (canale fase di chiusura), si verifica densificazione pronunciato e significativa crescita del grano si verifica in concomitanza con il ritiro.
* Infine, nell'ultima fase (isolato fase pori), i segmenti poro rompono ulteriormente in catene di discreti, pori isolati di più o meno simmetria sferica. Questa fase si verifica quando circa il 90% della densità teorica è raggiunto. La densità di sinterizzazione quindi avvicina asintoticamente il limite pratico del 92-98%.
indagini hanno dimostrato che la densificazione è controllato da bordo grano diffusione su gran parte della gamma densificazione, salvo ad altissime densità diventa controllato da lattice diffusione.
Poiché il movimento di bordi di grano, necessari per la crescita del grano, è impedita dalla presenza di pori, ingrossamento del grano procede ad un più alto tasso superiore densità di 97%. granulometrie dei lingotti as-sinterizzati sono comunemente nel range di 1 0 a 30μm.
Oltre temperatura e tempo, vari altri parametri influenza densificazione, come la dimensione delle particelle di polvere, verde densità, atmosfera di sinterizzazione, polvere di purezza, dimensioni compatte / peso, velocità di riscaldamento, gradienti termici, e la presenza di fasi insolubili quali ossidi ( TH02, La203, CE02, 2r02) o di potassio metallico (NS-tungsteno).
L'influenza della temperatura e del tempo sulla densificazione può essere stimata utilizzando cosiddetti diagrammi densità, che si basano su modelli approssimati sinterizzazione. Tuttavia, le equazioni del tasso empiriche sono utilizzati per scopi industriali e per il calcolo necessaria tempi di sinterizzazione a temperature diverse.
tungsteno sinterizzazione, in pratica, viene sempre eseguita in atmosfera riducente che rimuove il rivestimento di ossigeno delle superfici delle particelle di polvere. Di elevata purezza dell'idrogeno secca è comunemente usato. Sotto vuoto o gas inerte, sinterizzazione è trattenuta da ossigeno residuo, e non sarà raggiunto la densità desiderata.
Poiché la duttilità di tungsteno è molto sensibile alla maggior parte delle impurità, purificazione è importante. Pertanto, particolare cura deve essere presa in modo che, durante la sinterizzazione, l'evaporazione può avvenire nella misura desiderata (cioè fino a quando vi è una porosità aperta). Se il lingotto addensa troppo in fretta, le impurità possono essere intrappolati. A causa della temperatura di sinterizzazione superiore, sinterizzazione diretta è più efficace nella pulizia di sinterizzazione indiretta.
La sinterizzazione di tungsteno drogato è un caso particolare in sinterizzazione di tungsteno. Questo include materiali dispersione-rinforzato come il tungsteno o tungsteno thoriated con aggiunte di CeO2, La2O3, e ZrO2 così come NS di tungsteno (non-sag) utilizzati per filamenti.
polvere di tungsteno NS-drogato contiene piccole inclusioni di silicati di alluminio di potassio, che sono state incorporate nel corso del processo di riduzione. Durante la sinterizzazione, i silicati dissociano termicamente e inferiori al micron di potassio bolle forma in lingotto di tungsteno. Simile agli ossidi, queste bolle pin i grani confini e inibiscono ingrossamento del grano durante la sinterizzazione. Poiché potassio è gassoso durante la sinterizzazione, le bolle sono sotto alta pressione, che viene bilanciata dalla tensione superficiale del 'poro. Essi possono essere visti come piccoli pori nelle superfici di frattura di tungsteno NS-drogato oltre alle significativamente più grossolani pori sinterizzazione residue, come tipico per il tungsteno non drogato. Essi costituiscono il punto di partenza per la successiva formazione di righe di bolle durante la lavorazione termomeccanica.
Fino agli anni Sessanta, l'unico metodo di sinterizzazione utilizzato nella pratica era sinterizzazione diretta. Sebbene ancora in uso per la produzione di tungsteno drogato, ha perso la sua importanza. Da allora, soprattutto a causa della crescente domanda di parti Iarger e la maggiore capacità degli aggregati, sono stati sviluppati forni di sinterizzazione indiretti. Questa tecnica è stato utilizzato come il percorso principale per la produzione di tungsteno puro.
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