Металлические композиционные материалы с дисперсным упрочнителем, страница 13

Изучение влияния потенциальной, кинетической и тепловой энергии на введение и равномерность распределения дисперсных частиц в расплаве, показало, что улучшение смачиваемости частиц обеспечивается при увеличении поверхностной энергии твердого тела, снижении межфазной энергии на границе твердой и жидкой фаз.

Улучшение смачиваемости может достигаться следующими технологическими приемами:

­  нанесением покрытия на частицы,

­  предварительным легированием матричного расплава литием, магнием, кремнием, кальцием,

­  введением частиц в виде анионов,

­  введением упрочняющей фазы в частично затвердевшую матрицу при температуре немного ниже ликвидуса, когда в расплаве присутствуют частицы затвердевшего металла матрицы,

­  предварительной обработкой частиц ионной бомбардировкой, механическим возбуждением, вакуумированием, нагревом с целью удаления поверхностной влаги, сорбированных газов, поверхностных загрязнений.

Рис. 2.1. Блок схема техпроцесса получения изделий из КМДУ замешиванием частиц в расплав

Технологическими режимами процесса являются: температура матричного расплава Тm, температура подогрева частиц Тp или их предварительной обработки, время перемешивания t.

Температура перемешивания выбирается между максимально высокой, т.к. при этом улучшается перемешивание, но с другой стороны она ограничивается активизацией процессов взаимодействия матричного расплава с упрочняющей фазой и возможной деградацией частиц. Могут быть рекомендованы следующие режимы:

Тm = Tлик + 20⁰С для сплавов с легко испаряющимися компонентами,

Тm = Tлик + 70⁰С для большинства промышленных сплавов,

Тm = Tлик + (100–125)⁰С для сплавов, содержащих элементы, тормозящие взаимодействие, например Si для КМ Al + SiO₂.

Перемешивание при Тm = Тлик–Тсол усиливает сдвиговые процессы из-за начинающей образовываться твердой фазы, однако появляется склонность к сегрегации частиц. При более высоких Тm у расплава может повыситься вязкость из-за активизации процессов растворения частиц, т.к. вокруг частиц могут образовываться реакционные зоны, например, связанные с образованием силицидов. Более высокие Тm допускаются при замешивании Al₂O₃, т.к. она относительно мало активна.