1-bob Tarqalgan holat
Ish bo'yicha [13] kukun quyidagicha aloqada bo'lgan individuallarning kombinatsiyasi kichik o'lchamdagi qattiq jismlar (yoki ularning agregatlari) (0,001 dan 1000 mkm). Chang texnologiyasida zarracha o'lchamlari diapazoni juda katta va oltita buyurtma - 0,001 mkm dan kam atom toifalari allaqachon boshlanadi, o'lchamlari taxminan bo'lgan zarralar 1000 mikron yoki undan ko'p odatda granulalar deb ataladi. Kukunga texnologiya tolali mahsulotlarni ishlab chiqarish bilan bog'liq bo'lib, ular uchun kichik o'lchamlar faqat ikki o'lchamda ko'rib chiqiladi.
Qoida tariqasida, metall va noan'anaviy keramika materiallarida keyingi foydalanish uchun mos bo'lgan kukunlar tabiatda topilmaydi. Ushbu kukunlarni olish usullari juda xilma-xildir. Ulardan ba'zilari kukun metallurgiyasiga nisbatan jadvalda keltirilgan. (1). Kukunlarni tayyorlash usullarini fizik-kimyoviy va mexanikaga bo'lish odatiy holdir. Birinchisi, tiklanish, dissotsiatsiya, sintez, elektroliz, bug'lanish, ya'ni kukunlarni olish xom ashyoning kimyoviy tarkibi yoki uning agregatsiya holatining o'zgarishi bilan birga keladigan jarayonlarni o'z ichiga oladi. Mexanik usullar xom ashyoni maydalash, maydalash, qattiq moddalarni ishqalash, suyuq metallar, qotishmalar va birikmalarning granulyatsiyasini purkash orqali kimyoviy tarkibini o'zgartirmasdan kukunga aylantirish bilan tavsiflanadi. Fizik-kimyoviy usullar umuman universaldir, mexanik usullar, xususan, püskürtme juda samarali.
Jadval
Metall kukunlari, qotishmalar va anoksik birikmalar ishlab chiqarishning asosiy usullari
Qabul qilish usuli
|
Usulning asosiy turlari
|
Olingan kukunlar
|
oksidlar, galogenidlar va boshqa birikmalarning kamayishi
Qotishmalar va birikmalarning sintezi
Termal dissotsiatsiya.
Bug'lanish va kondensatsiya
Elektroliz
Suyuq metallarni purkash,
qotishmalar, birikmalar
Maydalash
|
Vodorodni kamaytirish
Uglerodni kamaytirish
Metallotermiya
Plazmadagi tiklanish
Oddiy sintez
O'z-o'zidan tarqaladigan yuqori haroratli sintez
Yuqori bosimdagi sintez
Bug ' kondensatsiyasi
Birikmalarning parchalanishi
Suvli eritmalarning elektrolizi
Eritmalarning elektrolizi
Gaz bilan purkash
Suv bilan purkash
Aylanadigan elektrni purkash
Qo'pol silliqlash
Yupqa silliqlash
|
Fe, Si, Mo, W, Co, Ni qotishmalari
Fe, W, Nb, karbidlar, boridlar, nitridlar
Ti, U, Th, Zr, CG, Be, Nb, ta, qotishmalar
W, Mo, karbidlar, boridlar, nitridlar
Karbidlar, nitridlar, boridlar, silitsidlar, nitridlar, intermetallidlar, qotishmalar
Shuningdek
Olmos, bor nitridining zich modifikatsiyalari
Ni,Fe,V,Zn,Al,Mg,Mn,Be,Sn,Pb
Ni,Fe,Co,Ag,Cu,Ti,Zr,U,Si3N4
Fe, Cu, Ni, Ag, SN, qotishmalar
Ti, Zr, Ta, Nb, Fe, Be, B
Fe, Cu, Al, Pb, Zn, po'lat va qotishmalar
Shuningdek
Issiqlikka chidamli qotishmalar, Titan, o'tga chidamli metallar va birikmalar
Sinterlangan shimgich, katodli yog'ingarchilik
Mo'rt metallar, qotishmalar, birikmalar
|
Kukunlarni olish usullarini ikki guruhga bo'lish juda o'zboshimchalik bilan amalga oshiriladi. Mexanik usullardagi fizik-kimyoviy jarayonlarning roli sezilarli darajada seziladi, masalan, silliqlash yoki purkash mahsulotlarini oksidlash yoki intensiv silliqlash sharoitida aralashmalarni "ishqalash" (ikkinchisi tarkibiy qismlarni birgalikda maydalash orqali qotishma kukunlarini ishlab chiqarish uchun mexanik qotishma uchun ishlatiladi). Shu bilan birga, yakuniy operatsiya sifatida ko'plab fizik-kimyoviy usullar mexanik maydalashni o'z ichiga oladi. Fenomenologik jihatdan fizik-kimyoviy usullarni termodinamik yondashuv doirasida kimyoviy reaktsiyalar sifatida tahlil qilish mumkin, mexanik usullarni esa energiya asosida tavsiflash mumkin.
Oksid kukunlarini ishlab chiqarish usullari ham xilma - xilligi bilan ajralib turadi-qattiq fazali sintez, termal parchalanish, qo'shma yog'ingarchilik, kriyokimyoviy usullar va boshqalar [3, 14].
Ishlab chiqarish usuli zarrachalarning kattaligi va morfologiyasini, kimyoviy tarkibini, kukunlarning fizik, fizik-kimyoviy xususiyatlarini, ularning presslash va sinterlash xatti-harakatlarini aniqlaydi. Ko'pgina metall kukunlari, qotishmalar, birikmalar bir necha usul bilan olinishi mumkin va optimal usulni tanlashda ikkita omil hal qiluvchi rol o'ynaydi: tayyor mahsulotga qo'yiladigan talablarni qondirish va iqtisodiy mulohazalar.
Zarrachalar shakli va o'lchamlari keng bo'lgan deyarli har qanday kukunlarni ishlab chiqarishni ta'minlaydigan turli xil ishlab chiqarish usullarining boyligi chang texnologiyasining afzalliklaridan biri bo'lib, uni yangi materiallar yaratishda juda moslashuvchan va ko'p qirrali qiladi [1,14].
Materialning dispers holati va ixcham jismlar o'rtasidagi sezilarli farq kukunlarning katta yuzasi bilan bog'liq bo'lgan ortiqcha sirt energiyasining mavjudligi. Kukun zarralarining kichik o'lchamlari (taxminan ^ 0,01 mkm) bilan fizik xususiyatlardagi anomaliyalar paydo bo'la boshlaydi [13]. Kukunlar ansamblining suyuq va qattiq jismlar o'rtasida oraliq pozitsiyani egallagan o'ziga xos bir-biriga bog'liq bo'lmagan jism sifatida jamoaviy harakati ixcham materiallar bilan taqqoslaganda o'ziga xos xususiyatlarga ega. Kukunlar ansamblining suyuq va qattiq jismlar o'rtasida oraliq pozitsiyani egallagan o'ziga xos bir-biriga bog'liq bo'lmagan jism sifatida jamoaviy harakati ixcham materiallar bilan taqqoslaganda o'ziga xos xususiyatlarga ega. Dispers holatning qayd etilgan o'ziga xos xususiyatlaridan tashqari, aralashmalarning ko'payishi, toksikligi, yonuvchanligi, kristall tuzilishidagi nuqson va boshqalarni ham ko'rsatish mumkin - bularning barchasi chang Materialshunoslik muammolarini bayon qilishda dispers holatning xususiyatlarini sinchkovlik bilan tahlil qilishni talab qiladi. Dispers holatning qayd etilgan o'ziga xos xususiyatlaridan tashqari, aralashmalarning ko'payishi, zaharliligi, yonuvchanligi, kristall strukturasining nomukammalligi va boshqalarni ham ko'rsatish mumkin - bularning barchasi dispers holatning xususiyatlarini chuqur tahlil qilishni talab qiladi. Kukunli materiallarshunoslik muammolarini tavsiflash.
Odatda kukunlarning xususiyatlari odatda fizik, kimyoviy va texnologik bo'linadi. Shu bilan birga, to'liqroq tavsiflash uchun fizik-kimyoviy va yopishqoq xususiyatlarni, ya'ni kichik zarralar ishtirokidagi holat diagrammalari yoki quyma jismlarning ichki ishqalanish parametrlari to'g'risidagi ma'lumotlarni ham ko'rib chiqish maqsadga muvofiqdir.
FIZIK VA FIZIK-KIMYOVIY XOSSALARI
Quyida kukunlarning kattaligi va morfologiyasi, kristall tuzilishi va nuqsonlari, termal va termodinamik xususiyatlar, o'tkazuvchanlik tipidagi xususiyatlar va boshqalar tavsiflanadi. Kukunlarning hajmi va morfologiyasi. Ushbu parametrlar kukunlarning deyarli eng muhim xususiyatlaridir, chunki ular asosan kukunlarning presslash va sinterlash xatti-harakatlarini, g'ovakliligini, don hajmini va shuning uchun sinterlangan materiallarning xususiyatlarini aniqlaydi . Dispersiya oralig'ini taxminan quyidagi sinflarga bo'lish mumkin: 0,001-0,1 mkm (UDP ultradispers kukunlari), 0,1 mkm (ingichka dispers), 10-200 mkm (o'rta dispers), 200-1000 mkm (qo'pol dispers). Kukunlarning ayrim turlari uchun mahsulot va uning maqsadiga nisbatan boshqa tasniflar ham qabul qilinadi. Shunday qilib, temir kukunlari uchun dispersiya odatda to'rtta sinf bilan tavsiflanadi: katta (> 450 mkm), o'rtacha (160-450 mkm), kichik (< 160 mkm) va juda kichik (< 56 mkm). Olovga chidamli metallar va qattiq qotishmalar ishlab chiqarishda qo'pol taneli kukunlarga zarracha hajmi S 10 mikron bo'lgan kukunlar kiradi.
Monodispers kukunlari juda kam uchraydi. Deyarli har doim polidispers aralashmalari bilan shug'ullanish kerak, ular uchun granulometrik tarkib haqida ma'lumot muhim, ya'ni.zarrachalarning o'lchamlari bo'yicha taqsimlanishi haqida. Granulometrik tarkibni aniqlash (granulometrik yoki dispersiyani tahlil qilish) bir necha usullar bilan amalga oshirilishi mumkin: 40 mkm gacha bo'lgan zarralarni aniqlash uchun elak tahlili, mikroprezion elaklarda - 5 mkm gacha); sedimentatsiya tahlili (~50 mkm dan ~ 1 mkm gacha bo'lgan zarralarni aniqlash uchun); konduktometrik tahlil (250-0,5 mkm); mikroskopik tahlil (100-1 mkm - optik mikroskopiya, 1-0,001 mkm - elektron mikroskopiya).
Ushbu va boshqa granulometrik tahlil usullarining tafsilotlari haqida to'xtamasdan, shuni ta'kidlaymizki, deyarli hech qanday usul dispersiyaning butun diapazonini qamrab olmaydi. Bu, shuningdek, zarrachalar shaklini o'lchash natijalariga ta'siri, ularning aglomeratsiyaga moyilligi (yopishish) aniqlanadi; ayniqsa, nozik kukunlar va UDP bo'lsa, dispersiyani o'rganish uchun bir nechta usullardan foydalanish.
Granulometrik tahlil natijalariga ko'ra quyidagi miqdorlarni baholash odatiy holdir: zarrachalarning o'rtacha diametri ularning soni bo'yicha , o'rtacha chiziqli diametri , sirtdagi o'rtacha diametrlar va massa (yoki hajm) bo'yicha
:
(1)
(2)
(3)
(4)
bu erda n-zarralar soni i-bu o'lchovli sinf.
Jadval 2.
Har xil mis kukunlarining zarracha kattaligi va tenglik koeffitsienti
Fraksiya,
mkm
|
O‘rta o‘lcham D
mkm
|
Kukun
|
elektrolitik kamaytirilgan atomizatsiya qilingan
|
, mkm , mkm , mkm
|
106-150
|
128
|
143
|
1.12
|
130
|
1.02
|
114.1
|
0.89
|
75-106
|
90.5
|
101.5
|
1.12
|
100.5
|
1.11
|
79.4
|
0.88
|
53-75
|
64
|
79.9
|
1.25
|
74.5
|
1.16
|
62.5
|
0.98
|
45-53
|
49
|
63.5
|
1.30
|
60.5
|
1.23
|
50.1
|
1.02
|
38-45
|
41.5
|
52.9
|
1.29
|
47.9
|
1.15
|
41.1
|
0.99
|
Zarrachalar hajmini o'lchashning bilvosita usuli o'ziga xos sirtni aniqlashdir; sferik zarralar uchun diametrni o'ziga xos sirt bilan bog'laydigan nisbat quyidagicha:
(5)
bu erda S-o'ziga xos sirt; – mayda donador materiallar zichligi.
(1)-(4) formulalar bo'yicha qiymatlari odatda mikroskopik, cho'kindi va konduktometrik tahlillar ma'lumotlaridan aniqlanadi. Ishonchliligini oshirish uchun turli xil usullar, shu jumladan bilvosita usullar bilan olingan ta'riflarining natijalari (3) va (5) formulalar yordamida hisoblangan qiymatlarini taqqoslash kerak. O'rta va katta dispersli kukunlar uchun granulometrik tahlilning eng keng tarqalgan usuli bu elak tahlilidir. Uning natijalarini o'rtacha chiziqli diametr bilan taqqoslash qulay. Biz buni turli xil kelib chiqishi (elektrolitik, kamaytirilgan va püskürtülmüş)mis kukunlari misolida, zarrachalarning sezilarli darajada farq qiladigan shakli bilan tasvirlaymiz (1-rasm). 1) [16]. Jadvalda. 2 zarrachalar hajmini aniqlash natijalari keltirilgan turli fraksiyalar.
Jadvaldan ko'rinib turibdiki. 2 va shakl. 1, parametr£ ga qanchalik baland bo'lsa, zarrachalarning shakli qanchalik murakkab bo'lsa va ularning kattaligi qanchalik kichik bo'lsa, o'rtacha diametri taxminan 50 mkm bo'lgan ma'lum bir maksimalni kuzatish mumkin. Maydalangan kukunlar uchun, elektrolitik va kamaytirilganlardan farqli o'laroq, kichik fraktsiyalar zarrachalarning yanada muntazam shakliga ega. Tahlil paytida mikroskopik o'lchov natijalari shuni ham yodda tutish kerakki, ular zarracha o'lchamlarini maksimal barqarorlik holatida aks ettiradi.
Tartibsiz geometrik shakldagi chang zarralari uchun ekvivalent diametrning tasviri kiritiladi (hajmi zarracha hajmiga teng bo'lgan to'pning diametri yoki maydoni zarracha proektsiyasining maydoniga teng bo'lgan aylananing diametri) va shakl omillari haqida - cho'zilish l, uzunlikning qalinlikka nisbati va tekislash b, kengligi va qalinligi nisbatiga teng. 1 = b = 3 holat uchun D ni mikroskopik usullar va elakdan tahlil qilish usuli bilan aniqlash natijalari 2,3 koeffitsientga farq qilishi mumkin va cho'zilish effekti oblatelik ta'siridan ustun turadi [17].
Aglomeratsiyaning o'rtacha sirt diametrlarini o'lchash natijalariga ta'sirini sferik mis va volfram oksidi kukunlari ma'lumotlari bilan ko'rsatish mumkin (jadval. 3) [17].
Jadvaldan ko'rinib turibdiki. 3, faqat atomizatsiyalangan misning sferik, aglomeratsiyalanmagan zarralari uchun ni aniqlash natijalarining maqbul mos kelishi kuzatiladi. Aglomeratsiyalangan volfram oksidi kukunlari uchun (2-rasm). qiymatlari 1 - 2 tartibda farq qilishi mumkin.
1-rasm. Elektroliz (a), qaytarilish (b) va purkash (c) yo'li bilan olingan mis kukuni (D - 106 + 150 mkm) zarralarining o'tadigan yorug'likdagi mikrograflari.
Kukunlarning dispers tarkibini turli xil analitik funktsiyalar bilan tavsiflash mumkin, masalan, normallashtirilgan taqsimlash funktsiyasi yoki Rozin-Rammler formulasi:
F(t)=100/ , (6)
F(D)=100[1-exp(-D/ )a], (7)
bu yerda t=lg(Di/D50)/lg σ (D50-tahlil qilinayotgan namunadagi D50 dan kichik yoki kattaroq zarrachalar soni (massasi) 50% bo'lgan median diametri; σ - standart og'ish); De diametri, unda diametri De dan kattaroq zarrachalarning massasi 36,8%, kichikroq esa 63,2% ni tashkil qiladi. Dispersiyani tahlil qilishning eksperimental natijalarining u yoki bu analitik funktsiyalarga mos kelishining fizik asoslari har doim ham etarlicha aniq emas va har doim ham batafsil tahlil qilinmaydi.
Granulometrik tahlil natijalari jadval shaklida yoziladi yoki grafik tarzda taqdim etiladi. Ba'zan qulaylik uchun o'lcham taqsimotini tavsiflash uchun ular, masalan, diametrning uchta qiymatidan foydalanishga murojaat qilishadi - o'rtacha Dn, model Dmod va shartli ravishda maksimal (1% chastota uchun) Dmax [17].Vvolfram oksidlarini kamaytirish va volfram karbidizatsiyasi jarayonida ushbu uchta diametrning o'zgarishi 4-jadvalda ko'rsatilgan.
4-jadvaldan yuqori haroratli rejimlarda tarqatish parametrlari qanchalik sezilarli darajada o'zgarishini va past pasayish va karbidlanish haroratida ular deyarli o'zgarmasligini ko'rish mumkin. Batafsil morfologik tahlil, shuningdek, yuqori haroratli karbid kukunini maydalash birlamchi zarrachalarning parchalanishi bilan, past haroratli kukun esa asosan aglomeratlarning ajralishi bilan birga kelishini aniqlashga imkon berdi.
Dispersiyani mikroskopik tahlil qilishning katta afzalligi zarrachalar shaklini o'rganish qobiliyatidir. Optik va elektron mikroskopi, ayniqsa raster (RAM), chang zarralari morfologiyasi haqida ko'p qirrali ma'lumot beradi. Morfologiya tushunchasi kukunlarning shakli, sirt tabiati, aglomeratsiyaga moyilligini o'z ichiga oladi [17].
|
