Рис. 3.12. Зависимости динамической вязкости УДП формиатного никеля от времени спекания при давлении 10 МПа и температурах 300 (/), 400 (2), 500 (3) и 600 °С {4)

Экспериментально наблюдаемые особенности кинетики процесса уплотнения пористых тел связаны с тем, что при изотермическом спекании основной параметр — динамическая вязкость вещества порошка — непрерывно изменяется во времени по следующему закону:

Л = Ло + Уи

где Т|о — вязкость вешества спекаемого образца; у — коэффициент, не зависящий от температуры; / — время спекания. Используя уравнение

10 15 20 25 30

По

Зоб (3-6) (1-е)2

2*о (1-26)* '

где а — поверхностное натяжение (для никеля оно равно 1,92 Дж/м2; В — пористость образца после спекания; г0 — средний размер частиц; I — время спекания), определили связь между скоростью изменения пористости и вязкостью частиц порошка, составляющих прокатанную ленту.

Как показано на рис. 3.12, с увеличением температуры и времени спекания величина т]0 убывает. Кроме того, в этих данных отражается то обстоятельство, что линейный размер Ь блоков мозаики, образующихся после рекристаллизации, увеличивается со временем. Расчет значений коэффициента самодиффузии никеля £ и Ь проводили по формулам

5800 кТ

£2=0,5£„.в,

где к — постоянная Больцмана; Га — абсолютная температура, К; 'и.» — время изотермической выдержки.

Полученные результаты сведены в табл. 3.1.

Установлено, что с повышением температуры процесса спекания на каждые 100 °С линейный размер блоков увеличивается почти на порядок величины, а коэффициент самодиффузии никеля — почти на 2—3 порядка. Это можно объяснить тем, что пере-

Таблица 3.1

Влияние режима спекания на коэффициент самодиффузии никеля и размер блоков мозаики

ход к более высокой температуре спекания вызывает появление избыточных вакансий, а это приводит к существенному уменьшению динамической вязкости системы, когда становится возможным скольжение частиц относительно друг друга. При этом, с одной стороны, возрастает скорость усадки, а с другой, — значительно укрупняются исходные частицы порошка.

Подтверждением вышеизложенного может служить сравнительный анализ структуры прокатанной никелевой ленты после спекания на различных режимах (рис. 3.13). Средний размер частиц ленты после 30 мин спекания при Р = 5 МПа и Т= 500 "С увеличивается в 8—10 раз по сравнению с размером частиц ленты, спеченной при Т= 300 °С и прочих равных условиях.

Для определения эффективной энергии активации Еа процесса спекания пористой прокатанной ленты из УДП формиатного никеля можно воспользоваться данными рис. 3.12, позволяющими получить зависимость 1п» от при т)0 = 1 пПа-с. Она имеет вид