ной поверхности у отдельных частиц, точечных дефектов типа смещения атомов из узлов кристаллической решетки, неравновесных дефектов, таких, как дислокации, избыточные вакансии и дефекты упаковки решетки, микрополостей внутри частиц и т.д. Отсутствие равновесия в системе смеси порошков разных металлов связано также с существованием градиентов концентраций их атомов.

Поведение металлических порошков в процессе прессования и спекания зависит от их свойств, на которые оказывают влияние методы их получения. Металлические порошки характеризуются химическим составом, физическими и технологическими свойствами.

Химический состав порошков обычно определяется содержанием основного металла, разных видов примесей и газов.

К физическим свойствам порошков относятся состояние крис- , таллической решетки частиц, их размеры и форма, удельная по- I верхность и пикнометрическая плотность порошка.I

Технологические свойства характеризуются насыпной массой, 1 текучестью порошка и его прессуемостью.Р

Наибольшее влияние на интенсификацию процессов усадки и спекания оказывают физические свойства металлических порошков. При уменьшении размеров частиц возрастает удельная поверхность порошка. С повышением дисперсности порошка снижается температура начала его усадки, последняя же увеличивается, равно как и прочность спрессованных образцов.

При постоянном сварочном давлении, равном 20 МПа, карбонильный никелевый порошок ПНКОТ-1 (с1 10 мкм, £уд = 0,48 м2Д) спекается более интенсивно и при более низких температурах (400. 500'С), чем электролитический ПНЭ-1 ((/=45. 70 мкм, 5и = = 0,12 м2/г). Никелевый порошок, полученный термическим разложением формиата никеля №(СООН)2-2Н20, с размерами частиц менее 0,1 мкм и удельной поверхностью 17 м2/г спекается с еще большей скоростью при 74 400 °С, чем порошок ПНКОТ-1,

Тонкодисперсные порошки вольфрама, молибдена и циркони с размерами частиц 10. 100 нм спекаются при температурах, по чти на 1000°С более низких, чем порошки этих металлов с разме рами частиц свыше 500 нм.

Скорости процессов взаимного спекания частиц и припекани их к плоской поверхности увеличиваются с уменьшением линей ных размеров частиц и характеризуются соотношением

Х/Я = А-3/5/(* 7-), где X— минимальный радиус контактного перешейка; К — радиу частиц; Т, г — температура и время спекания соответственно.

Для активации процесса спекания наряду с увеличением дис персности и удельной поверхности порошка повышают дефект

ность кристаллической структуры его частиц. Для этого порошки металлов получают в неравновесных условиях: при пониженной температуре процесса и более высоких скоростях нагрева и охлаждения. Например, медный порошок, полученный при температуре 250 °С, имеет повышенную плотность дефектов кристаллической решетки (вакансии, дислокации и др.) и большую дисперсность структуры и субструктуры, чем медные порошки, восстановленные при более высоких температурах. Объясняется это тем, что диффузионные процессы при получении порошка при Т= 250 "С значительно заторможены.

Таким образом, основной движущей силой процесса уплотнения пористого тела при спекании является уменьшение свободной энергии, которая связана со свободной поверхностью пористого тела и дефектами его кристаллической структуры. Кроме того, причиной увеличения активности порошка при спекании может быть возрастание концентрации дислокаций, вдоль которых отмечается повышенная диффузионная подвижность атомов.

Плотность дислокаций, см-2, в металлах зависит от их состояния:

Особо чистые монокристаллы.10

Обычные монокристаллы. 104. 10й

Отожженный поликристаллический металл. 10'. 108

Порошок меди, восстановленный из

ее оксида.1,1-10ю.6,3-10'°

Спрессованный слой порошка меди,

восстановленной из ее оксида.8,8- 10ю. 1,6-10"

Следует иметь в виду, что различие в активности порошков в процессе спекания уменьшается с ростом температуры. Структурно нестабильные состояния спекаемых тел (деформация решетки, высокая концентрация точечных и линейных дефектов), опреде-ляюшие активность порошков, быстро релаксируют при температурах выше 0,47"^,. Иными словами, уплотнение порошка при спекании происходит при непрерывном изменении механизма переноса массы от механизмов, характеризующихся малой энергией активации (активированное скольжение, граничная диффузия), до объемной самодиффузии.

Для того чтобы тело при спекании оставалось активным, процесс необходимо проводить в условиях непрерывного генерирования дефектов структуры. Это возможно при воздействии различных химических и физических факторов. На начальной стадии спекания целесообразно осуществлять физическую активацию, например, ультразвуковыми колебаниями, генерирующими линейные дефекты. На стадии диффузионной ползучести более эффек-тивно химическое воздействие, влияющее на скорость объемной Диффузии вакансий и образование структур с очень малыми раз-