Особенности спекания порошковых сталей с наноразмерными добавками

В современной литературе нанодисперсными порошками принято считать порошки размером до 0,01 мкм [43]. При таких размерах примерно 30% атомов располагаются на поверхности, что приводит к нарушению

симметрии в распределении сил и масс по сравнению с объемом частиц.

Быстрое уплотнение при спекании порошковых формовок происходит в первые несколько минут изотермической выдержки, далее происходит резкое торможение усадки. Данный процесс соответствует спеканию мелких активных порошков с качественной точки зрения. Но с количественной точки зрения наночастицы уплотняются быстрее, что невозможно объяснить диффузионными механизмами массопереноса [45].

Объяснением этому может служить механизм граничного проскальзывания частиц друг по другу. Проскальзывание частиц осуществляется действием лаплассовских сил. Можно предположить, что эти силы имеют большие величины с учетом размера частиц и кривизны различных участков их поверхностей. Помимо этого интенсификация процесса уплотнения происходит за счет облегчения диффузионного скольжение порошинок на контактах малой площади [46].

Малые размеры нанодисперстных частиц также способствуют интенсификации рекристаллизационных процессов. Из литературных источников [47-54] известно, что данные процессы сопровождаются образованием неравновесных вакансий, которые получили название «рекристаллизационные».

Может происходить увеличение среднего размера частиц на 1 -2 порядка. Для нанодисперсного порошка гикеля, например, происходит увеличение размера с 0,01-0,1 мкм до 0,5-2 мкм. Это явление наблюдается при низкотемпературном спекании (0,1 - 0,3 Тпл) [55].

Большое количество адморбированного газа, обусловленное большой удельной поверхностью нанодисперсных порошков может оказывать влияние качество спеченных изделий. Быстром нагрев формовок из УД-Ni (5

- 7 минут до 1200 ^оС) приводил к образованию радиальных трещин длиной до одного радиуса заготовок. Нагрев вместе с печью (40 - 45 минут до 1200 ^оС) способствовал замедлению газовыделения и сохранению формы аналогичных заготовок.

Известны случаи, когда при определенных условиях спекания достигались аномально высокие относительные (для твердофазного спекания) плотности: до 98 - 99%. На практике же чаще встречается "нанодисперсная-разновидность" зонального обособления и более низкие величины относительной плотности [56].

1.5.