<<
>>

Исследование процесса смешивания шихты для низколегированных порошковых сталей

Смешивание является одной из первых основных операций процесса производства изделий из порошковых сталей. Смешивание заключается в приготовлении однородной механической смеси из неметаллических и металлических порошков, имеющих разную форму частиц порошков, различный химический, а также гранулометрический состав, и отличающихся технологическими и химическими свойствами [4, 7, 101 - 103].

Главная задача смешивания - получение макрооднородной смеси различных отдельных частиц порошков при их начальном произвольном расположении между собой.

На результат смешивания оказывают влияние следующие факторы: форма частиц, их средний размер, число смешиваемых компонентов, гранулометрический состав как общий и так и по отдельным компонентам, плотность компонентов, соотношение их количеств и степень их различия, коэффициент трения между частицами, их способность к агрегации и даже степень изменения гранулометрического состава, а также конструкция смесителя [1-3, 101 - 103].

Приняв во внимание все перечисленные факторы, можно сделать вывод, что смешивание является случайным процессом. Поэтому количественное соотношение компонентов в порошковой смеси следует описывать вероятностными величинами. Количественным критерием оценки однородности порошковой смеси служит ее среднеквадратичное отклонение

от среднего значения является. В современных исследования время смешивания выбирается так, чтобы более 95% проб соответствовали требованиям [4, 7, 101 - 103].

Приготовление смеси в шаровых и планетарных мельницах упрощает аппаратурное оформление технологической цепочки изготовления порошковых изделий. Но в данных аппаратах зачастую набл.дается измельчение частиц и их взаимодействие, которое является нежелательным [4, 7, 101 - 103].

Если количества смешиваемых компонентов сильно отличаются, то сначала готовят вспомогательную смесь, которая называется лигатурой (соотношение компонентов в ней близко к 50:50).

Далее к этой смеси добавляют оставшийся порошок.

В данной работе для смешивание проводили в планетарно­центробежной мельнице. Время смешивания изменяли от 10 минут.

При увеличении содержания наноразмерных порошков наблюдалось увеличение текучести и насыпной плотности.

Результаты смешивания представлены в таблице 3.1. и 3.2.

Таблица 3.1

Свойства порошковых шихт СП80Н4Д2М

Свойства СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ШИХТЫ
СП80Н4Д2М СП80Н4Д2М СП80Н4Д2М СП80Н4Д2М
+0.5 Ni +0.5 NiC) +1.0 Ni +1.0 NiO +2.0 Ni +2.0 NiO
ПЦМ
Насыпная плотность 3,74 3,89 3,84 3,92 3,90 3,95 3,96
Неоднородность шихты (К) 0,04 0,05 0,06 0,07 0,13 0,08 0,15

Таблица 3.2

Свойства порошковых шихт СП50ХНМ

Свойства СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ШИХТЫ
50ХНМ 50ХНМ 50ХНМ 50ХНМ
+0.5 Ni +0.5 NiO +1.0 Ni +1.0 NiO +2.0 Ni +2.0 NiO
ПЦМ
Насыпная плотность 2,74 2,89 2,84 2,92 2,90 2,95 2,96
Текучесть 41,8 42,8 43,3 43,13 44,6 44,9 45,8
Неоднородность шихты (К) 0,04 0,05 0,06 0,07 0,13 0,08 0,15

Распределение элементов в порошковой шихте низколегированной порошковой стали СП80Н4Д2М смешанной в различных смесителях представлено на рисунках 3.1 и 3.2 и в таблицах 3.3.;

Рисунок 3.1 - Микрофотография порошковой шихты смешанной в двухконусном смесителе и ее элементный состав:

а - Микрофотография шихты; б, в - Элементный состав шихты

Таблица 3.3

Весовой и элементный состав смеси после смешивания в двухконусном смесителе

Weight %

O-K Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
PZRV(5)_pt1 20.3 2.0 77.8
PZRV(5)_pt2 0.8 1.5 1.6 96.1
PZRV(5)_pt3 0.8 0.6 95.3 3.2
PZRV(5)_pt4 94.0 3.3 2.7

Atom %

O-K Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
PZRV(5)_pt1 60.0 1.7 38.4
PZRV(5)_pt2 3.0 1.7 1.6 93.7
PZRV(5)_pt3 3.0 0.6 93.4 2.9
PZRV(5)_pt4 94.5 3.1 2.4

PZRV(6)

Data Type: Counts
Image Resolution: 512 by 384
Image Pixel Size: 1.21 μm
Map Resolution: 256 by 192
Map Pixel Size: 2.42 μm
Acc.
Voltage:
15.0 kV
Magnification: 200

Рисунок 3.2 - Карта распределения элементов смеси после смешивания в двухконусном смесителе

Fe 1 MA(I)

Image Name: Fe 1 MA(1)
Image Resolution: 512 by 384
Image Pixel Size: 2.42 μm
Acc. Voltage: 15.0 kV
Magnification: 100
Detector: UltraDry

а

б

Рисунок 3.3 - Микрофотография порошковой шихты смешанной в двухконусном смесителе и ее элементный состав:

а - Микрофотография шихты; б - Элементный состав шихты

Таблица 3.4

Весовой и элементный состав смеси после смешивания в двухконусном смнесителе

Image Name: Fe 1 MA(2)
Image Resolution: 512 by 384
Image Pixel Size: 1.21 μm
Acc. Voltage: 15.0 kV
Magnification: 200
Detector: UltraDry

Weight %

Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
I Fe 1 MA(1)_pt1 92.8 4.7 2.0 0.5

Atom %

Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
I Fe 1 MA(1)_pt1 93.5 4.5 1.7 0.3

б

в

Рис.

3.4 - Микрофотография порошковой шихты смешанной в двухконусном

смесителе и ее элементный состав:

а - Микрофотография шихты; б, в - Элементный состав шихты

Таблица 3.5

Весовой и элементный состав смеси после смешивания в двухконусном смесителе

Image Name: Fe 1 MA(3)
Image Resolution: 512 by 384
Image Pixel Size: 0.12 μm
Acc. Voltage: 15.0 kV
Magnification: 1997
Detector: UltraDry

Weight %

C-K Al-K Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
Fe 1 MA(2)_pt1 2.4 0.4 88.3 5.7 2.6 0.7
Fe 1 MA(2)_pt2 2.0 91.0 4.6 2.0 0.4

Atom %

C-K Al-K Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
Fe 1 MA(2)_pt1 10.2 0.7 81.6 5.0 2.1 0.4
Fe 1 MA(2)_pt2 8.6 85.4 4.1 1.7 0.2

Рис.

3.5 - Микрофотография частицы меди в порошковой смеси и анализ элементного состава: а - Микрофотография шихты; б, в - Элементный состав

шихты

Таблица 3.6

Элементный и весосвой состав смеси в точке 3

Weight %

Fe-K Cu-K

Atom %

Fe-K Cu-K

При смешивании в двухконусном смесителе можно наблюдать отдельные частицы порошка медию. Никеля и молибдена распределенные в порошковой смеси. Но для получения равномерного распределения легирующих компонентов этого недостачно, и особенно для равномерного распределения наномодифицирующих добавок порошка никеля и оксида никеля. Поэтому в работе было проведено смешивание в ПЦМ. Для определения оптимального времени смешивания было проведено

смешивание в течение 10, 20 и 30 мин. При смешивании в течение 10 мин., не была достигнута равномерность распределения легирующих элементов и наноразмерных добавок, при смешивании 20 и 30 мин. была достигнута равномерность смешивания, что видно из карты распределения на рис. 3.Х и на микрофотографиях 3.х и в таблицах 3.

Fe 1 МА(5)

Data Type: Counts
Image Resolution: 512 by 384
Image Pixel Size: 1.21 μm
Map Resolution: 256 by 192
Map Pixel Size: 2.42 μm
Acc.
Voltage:
15.0 kV

Рисунок 3.6 - Карта распределения элементов смеси после смешивания в ПЦМ

⅜⅛⅞⅜ ⅞f⅛w⅝⅜aι

Image Name: Fe+C 2 MA(1)
Image Resolution: 512 by 384
Image Pixel Size: 2.42 μm
Acc. Voltage: 15.0 kV
Magnification: 100
Detector: UltraDry

Рисунок 3.7 - Микрофотография порошковой шихты смешанной в ПЦМ и ее элементный состав: а - Микрофотография шихты; б - Элементный состав шихты

Таблица 3.7

Элементный состав порошковой шихты смешанной в ПЦМ

Image Name: Fe+C 2 MA(2)
Image Resolution: 512 by 384
Image Pixel Size: 0.48 μm
Acc. Voltage: 15.0 kV
Magnification: 500
Detector: UltraDry

Weight %

Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
I Fe+C 2 MA(1)_pt1 94.4 3.4 1.7 0.5

Atom %

Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
I Fe+C 2 MA(1)_pt1 95.0 3.2 1.5 0.3

б

в

Рисунок 3.8 - Микрофотография порошковой шихты смешанной в ПЦМ и ее элементный состав: а - Микрофотография шихты; б, в - Элементный состав шихты

Image Name: Fe+C 2 MA(2)
Image Resolution: 512 by 384
Image Pixel Size: 0.48 μm
Acc. Voltage: 15.0 kV
Magnification: 500
Detector: UltraDry

Рисунок 3.9 - Микрофотография порошковой шихты смешанной в ПЦМ и ее элементный состав: а - Микрофотография шихты; б, в - Элементный состав шихты

Таблица 3.8

Элементный состав порошковой шихты смешанной в ПЦМ

Weight %

Data Type: Counts
Image Resolution: 512 by 384
Image Pixel Size: 1.21 μm
Map Resolution: 256 by 192
Map Pixel Size: 2.42 μm
Acc. Voltage: 15.0 kV
Magnification: 200
Detector: UltraDry
C-K Al-K Si-K Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
Fe+C 2 MA(2)_pt1 2.6 0.3 90.4 4.0 1.7 1.0
Fe+C 2 MA(2)_pt2 2.4 0.2 90.7 4.0 1.9 0.9
Fe+C 2 MA(2)_pt3 1.5 95.6 1.7 0.9 0.3
Fe+C 2 MA(2)_pt4 12.4 0.2 0.2 81.0 3.8 1.7 0.8

Atom %

C-K Al-K Si-K Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
Fe+C 2 MA(2)_pt1 11.0 0.6 83.0 3.5 1.4 0.5
Fe+C 2 MA(2)_pt2 10.2 0.4 83.8 3.5 1.5 0.5
Fe+C 2 MA(2)_pt3 6.5 91.0 1.5 0.8 0.2
Fe+C 2 MA(2)_pt4 39.8 0.3 0.2 55.8 2.5 1.0 0.3

Рис. 3.10 - Карта распределения элементов смеси после смешивания в ПЦМ

Image Name: Fe+C 2 MA(1)
Image Resolution: 512 by 384
Image Pixel Size: 2.42 μm
Acc. Voltage: 15.0 kV
Magnification: 100
Detector: UltraDry

Рис. 3.11 - Микрофотография порошковой шихты смешанной в ПЦМ и ее элементный состав: а - Микрофотография шихты; б - Элементный состав шихты

Таблица 3.9

Элементный состав порошковой шихты смешанной в ПЦМ

Weight %

C-K Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
і Fe+C 2 MA(1)_pt1 13.1 82.1 2.9 1.5 0.4

Atom %

C-K Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
I Fe+C 2 MA(1)_pt1 41.3 55.8 1.9 0.9 0.2

Image Name: Fe+C 2 MA(1)
Image Resolution: 512 by 384
Image Pixel Size: 2.42 μm
Acc. Voltage: 15.0 kV
Magnification: 100
Detector: UltraDry

Рис. 3.12 - Микрофотография порошковой шихты смешанной в ПЦМ и ее элементный состав: а - Микрофотография шихты; б, в - Элементный состав шихты

Таблица 3.10

Элементный состав порошковой шихты смешанной в ПЦМ

Weight %

Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
і Fe+C 2 MA(1)_pt1 94.4 3.4 1.7 0.5

Atom %

Fe-K Ni-K Cu-K Mo-L
I Fe+C 2 MA(1)_pt1 95.0 3.2 1.5 0.3

При проведении исследований по определению смешивания порошковых шихт низколегированных сталей было установлено, что оптимальным смешиванием сточки зрения равномерности распределения легирующих элементов, углерода и нанодисперсных модифицирующих добавок было достигнуто при смешивании в ПЦМ в течение 20 минут.

3.2.

<< | >>
Источник: Тер-Ваганянц Юлия Суреновна. Влияние режимов термической обработки на структуру и свойства порошковых низколегированных сталей, модифицированных наноразмерными порошками Ni и NiO. Диссертация на соискание ученой степени кандидата наук. Москва - 2019. 2019

Еще по теме Исследование процесса смешивания шихты для низколегированных порошковых сталей:

  1. Исследование процесса прессования шихты низколегированных порошковых сталей
  2. Исследование процесса спекания низколегированных порошковых сталей
  3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСЕЙ, ПРЕССОВАНИЯ И СПЕКАНИЯ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ СТАЛЕЙ С НАНОЧАСТИЦАМИ Ni и NiO
  4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОРОШКОВЫХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ ЧАСТИЦАМИ Ni и NiO
  5. Исследование микроструктуры и изломов закаленных низколегированных порошковых сталей
  6. Исследование влияния режимов закалки на структуру и свойства порошковых низколегированных сталей с наноразмерными добавками Ni и NiO
  7. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ПОРОШКОВЫХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ ДОБАВКАМИ Ni и NiO
  8. Результаты рентгенофазового анализа закаленных образцов порошковых низколегированных сталей
  9. Определение пластичности низколегированных порошковых сталей с нанодисперсными добавками
  10. Изучение структуры порошковых низколегированных сталей с наноразмерными добавками Ni и NiO после термической обработки
  11. Определение оптимальных режимов отпуска порошковых низколегированных сталей с наноразмерными добавками Ni и NiO
  12. Определение оптимальных режимов закалки порошковых низколегированных сталей с наноразмерными добавками Ni и NiO
  13. Смешивание порошковых многокомпонентных смесей
  14. 5.4.2. Исследование микроструктуры и изломов образцов низколегированных сталей после ТЦО
  15. Определение прочности при изгибе и при растяжении низколегированных порошковых сталей с нанодобавками
  16. Исследование влияния режимов термоциклической обработки на структуру и свойства низколегированных сталей с наноразмерными добавками Ni и NiO