INSTRUKCJA
DO CWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z PRZEDMIOTU
„METALURGIA PROSZKÓW”
Opracował:
dr inż. Maciej Sułowski
2 Spis treści
SPIS TREŚCI ...2
1. OTRZYMYWANIE PROSZKÓW METODĄ ELEKTROLITYCZNĄ...5
1.1. ELEKTROLIZA Z ROZPUSZCZALNĄ ANODĄ...6
1.2. ELEKTROLIZA Z NIEROZPUSZCZALNĄ ANODĄ...6
1.3. RODZAJE OSADÓW KATODOWYCH...6
1.4. ELEKTROLIZA WODNYCH ROZTWORÓW SOLI...7
1.4.1. Wytwarzanie proszku Cu ...7
1.4.2. Wytwarzanie proszku żelaza...7
1.4.3. Wytwarzanie proszku niklu...8
1.4.4. Wytwarzanie proszku srebra ...8
1.5. ELEKTROLIZA STOPIONYCH SOLI...9
1.6. WYKONANIE ĆWICZENIA...9
1.6.1. Dane uzupełniające ...9
2. BADANIE WŁASNOŚCI PROSZKÓW ...10
2.1. KSZTAŁT CZĄSTEK PROSZKU...10
2.2. WIELKOŚĆ CZĄSTEK PROSZKU...11
2.2.1. Analiza sitowa (PN-EN 24497, ISO 4497) ...11
2.2.2. Analiza sedymentacyjna (ISO 10076)...12
2.2.3. Powierzchnia właściwa cząstek proszku ...17
2.2.4. Własności fizyczne mieszaniny proszków ...21
2.2.5. Własności chemiczne ...22
2.2.6. Własności technologiczne...23
2.3. WYKONANIE ĆWICZENIA...24
2.3.1. Własności fizyczne – oznaczanie gęstości proszku metodą piknometryczną ...24
2.3.2. Własności chemiczne – stopień utlenienia (strata wodorowa) ...25
2.3.3. Własności technologiczne...25
3. PRASOWANIE PROSZKÓW ...26
3.1. CIŚNIENIE PROMIENIOWE...27
3.2. STRATY CIŚNIENIA PRASOWANIA NA POKONANIE TARCIA...27
3.3. ROZKŁAD GĘSTOŚCI W WYPRASKACH...27
3.4. CIŚNIENIE WYPYCHANIA...28
3.5. ROZPRĘŻENIE WYPRASEK...28
3.6. CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA PROCES PRASOWANIA I GĘSTOŚCI UZYSKANYCH WYPRASEK...29
3.7. WYTRZYMAŁOŚĆ WYPRASEK...30
3.8. WADY WYPRASEK I PRZYCZYNY ICH POWSTANIA...30
3.9. WYKONANIE ĆWICZENIA...30
4. SPIEKANIE ...32
4.1. SIŁY NAPĘDOWE PROCESU SPIEKANIA...32
4.2. MECHANIZMY TRANSPORTU MATERII WYSTĘPUJĄCE PODCZAS SPIEKANIA...33
4.3. SPOSOBY SPIEKANIA PROSZKÓW...39
4.3.1. Spiekanie materiałów wieloskładnikowych w fazie stałej...40
4.3.1.1. Spiekanie materiałów wykazujących nieograniczoną wzajemną rozpuszczalność w stanie stałym ...41
4.3.1.2. Spiekanie materiałów o ograniczonej rozpuszczalności w stanie stałym ...41
4.3.1.3. Spiekanie materiałów nie wykazujących rozpuszczalności w stanie stałym...42
4.3.2. Spiekanie z fazą ciekłą...42
4.3.2.1. Etapy spiekania z udziałem fazy ciekłej ...44
4.3.3. Infiltracja...45
4.3.3.1. Spiekanie z zanikającą fazą ciekłą ...45
4.3.4. Spiekanie aktywowane...45
4.4. TEMPERATURA I CZAS SPIEKANIA...46
4.5. ATMOSFERY SPIEKANIA...47
4.5.1. Atmosfery zawierające tlen...48
4.5.2. Atmosfery obojętne ...49
4.5.2.1. Argon i hel ...49
4.5.2.2. Azot ...49
4.5.2.3. Próżnia...49
4.5.3. Atmosfery redukujące ...50
4.5.3.1. Wodór ...50
4.5.3.2. Atmosfery azotowo-wodorowe ...51
3
4.5.3.3. Atmosfery endo- i egzotermiczne ...52
4.6. PIECE DO SPIEKANIA...54
4.7. WYKONANIE ĆWICZENIA...56
5. PREPARATYKA PROSZKÓW I MATERIAŁÓW SPIEKANYCH ...57
5.1. WYKONANIE ĆWICZENIA...59
6. BADANIA MIKROSKOPOWE PROSZKÓW I SPIEKÓW...60
6.1. POWIĘKSZENIE OBIEKTYWU I OKULARU...60
6.2. POWIĘKSZENIE CAŁKOWITE MIKROSKOPU...60
6.3. ZDOLNOŚĆ ROZDZIELCZA OBIEKTYWU...60
6.4. GŁĘBIA OSTROŚCI...61
6.5. POWIĘKSZENIE UŻYTECZNE MIKROSKOPU...61
6.6. TECHNIKI BADAWCZE STOSOWANE W MIKROSKOPII ŚWIETLNEJ...61
6.7. PODSTAWOWE WADY ODWZOROWANIA OPTYCZNEGO...65
6.7.1. Korekta wad soczewek...66
6.8. CHARAKTERYSTYKA PODSTAWOWYCH ELEMENTÓW OPTYCZNYCH MIKROSKOPU...67
6.8.1. Obiektywy ...67
6.8.1.1. Obiektywy achromatyczne ...67
6.8.1.2. Fluotary (półapochromaty, semiapochromaty, achromaty fluorytowe) i neoachromaty ...67
6.8.1.3. Obiektywy planachromatyczne ...67
6.8.1.4. Obiektywy apochromatyczne...67
6.8.1.5. Obiektywy planpochromatyczne ...67
6.8.1.6. Obiektywy do badań w ciemnym polu widzenia...67
6.8.2. Okulary...68
6.8.2.1. Okulary zwykłe Huyghensa...68
6.8.2.2. Okulary symetryczne...68
6.8.2.3. Okulary ortoskopowe...68
6.8.2.4. Okulary kompensacyjne ...68
6.8.2.5. Okulary periplanatyczne i hiperplanatyczne...68
6.8.2.6. Okulary fotograficzne i projekcyjne...68
6.9. BUDOWA MIKROSKOPU METALOGRAFICZNEGO...68
6.10. WYKONANIE ĆWICZENIA...69
7. WYTWARZANIE KOMPOZYTÓW...70
7.1. KLASYFIKACJA KOMPOZYTÓW...70
7.2. KOMPOZYTY UMACNIANE CZĄSTKAMI...71
7.2.1. Materiały kompozytowe umocnione dyspersyjnie...71
7.2.2. Materiały kompozytowe umocnione dużymi cząstkami...72
7.2.3. Metody otrzymywania kompozytów umacnianych cząstkami ...72
7.3. KOMPOZYTY UMACNIANE WŁÓKNAMI...74
7.3.1. Rola osnowy w kompozytach umacnianych włóknami...76
7.3.2. Zjawiska zachodzące na granicy kontaktowej włókno – osnowa ...77
7.3.3. Metody otrzymywania kompozytów umocnionych włóknami...78
7.3.3.1. Metody z ciekłą osnową ...78
7.3.3.2. Metody przeróbki plastycznej...79
7.3.3.3. Metody metalurgii proszków...79
7.3.4. Przykładowe techniki wytwarzania kompozytów umacnianych włóknami stosowane obecnie w przemyśle...79
7.3.4.1. Kompozyt węgiel – węgiel...79
7.3.4.2. Poliestrowe tłoczywa warstwowe SMC (sheet moulding compounds) ...80
7.3.4.3. Formowanie profili ...81
7.3.4.4. Kompozyty metalowe stosowane w lotnictwie...81
7.4. KOMPOZYTY STRUKTURALNE – LAMINATY I PŁYTY WARSTWOWE...82
7.4.1. Laminaty...82
7.4.2. Kompozyty wielowarstwowe (sandwich panels)...82
7.5. OCENA WYTRZYMAŁOŚCI POŁĄCZENIA MIĘDZY WŁÓKNEM I OSNOWĄ...84
7.6. BADANIA WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH...84
7.6.1. Szybkość i sposób obciążania próbki...85
7.6.2. Efekt skali ...85
7.6.3. Odchylenie włókien od osi obciążeń...85
7.6.4. Liczba próbek ...85
7.6.5. Statyczna próba rozciągania ...85
7.6.6. Próba ściskania ...86
7.6.7. Badania na ścinanie ...86
7.6.8. Próba zginania ...86
7.6.9. Badania udarności...86
7.6.10. Pomiary mikrotwardości...87
4
7.7. PRZEBIEG ĆWICZENIA...88
7.7.1. Wytwarzanie kompozytów metodą metalurgii proszków ...88
7.7.2. Wytwarzanie kompozytów metodą infiltracji...88
7.7.3. Badanie własności wytrzymałościowych kompozytów...88
8. SPIS LITERATURY ...89
