Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии
Влияние термической обработки на свойства порошкового композиционного материала, полученного инфильтрацией
Опубликована: 2021-08-06
  • Е. В. Кобылина Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)
  • В. А. Довыденков Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

Аннотация

Работа посвящена изучению влияния дополнительной термической обработки на процессы формирования структуры и свойств материалов на основе железа и латуни, обеспечивающей высокий уровень физико-механических характеристик. Дано описание новой технологии производства стальных деталей конструкционного назначения путем литьевого формования смесей порошков железа и его оксида со связующим, вакуумного восстановления оксидов нанодисперсным продуктом пиролиза связующего, последующего спекания инфильтрации с применением дополнительной термической обработки. Приведен анализ процесса инфильтрации по нелинейному дифференциальному уравнению второго порядка, которое включает все определяющие силы сопротивления: инерцию жидкости в резервуаре (источнике жидкой фазы) и газа в порах каркаса; вязкое трение газа и жидкости в порах каркаса, вес столба жидкости, а также движущую силу инфильтрации - капиллярную силу с учётом релаксации краевого угла смачивания θ(t) от значения в момент контакта пористого каркаса с жидкостью θ(0) = π/2 до равновесного значения θр.
Изучение влияния термической обработки на свойства порошкового материала проведено на высокопористых заготовках на основе железа с размерами пор менее 1 мкм. Дан анализ структуры и физико-механических свойств материала на каждом этапе технологического процесса. Режим дополнительной термообработки следующий: закалка в воде при 800-850 °С и старение при 400-450 °С в течение 4 часов. Температура закалки выбрана в соответствии со справочными характеристиками для данного состава материала. Температура операции старения выбрана в соответствии с температурой, соответствующей выделению второй фазы из пересыщенного твердого раствора железомедного сплава. После закалки при данных температурах происходит упрочнение железного каркаса, а последующее старение позволяет при сохранении прочности каркаса повысить пластичность материала. Термическая обработка способствует упрочнению материала. При этом уровень механических свойств в рамках настоящей работы характеризуется следующими показателями: твердость НВ = 210÷220, предел прочности на разрыв σв = 330÷345 МПа и относительное удлинение δ > 11,0 %.

Биографии авторов

Е. В. Кобылина, Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроения и материаловедения Института механики и машиностроения Поволжского государственного технологического университета, г. Йошкар-Ола. Область интересов – композиционные материалы, полученные методами порошковой металлургии. Автор более 20 публикаций. E-mail: 2804106@rambler.ru.

В. А. Довыденков, Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

доктор технических наук, профессор кафедры машиностроения и материаловедения Института механики и машиностроения Поволжского государственного технологического университета, г. Йошкар-Ола. Область интересов – композиционные материалы, полученные методами порошковой металлургии. Автор более 50 научных работ и публикаций. E-mail: ya.dovydenkov@yandex.ru.