Способ получения материалов с заданной электропроводностью, состоящих из металла и диэлектрика Советский патент 1989 года по МПК B22F3/02 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения композиционных материалов, состоящих из металла и диэлектрика, с заданной электропроводностью.

Цель изобретения - уменьшение трудоемкости, повышение точности заданных значений электропроводности и экономия металла в материале, состоящем из металла и диэлектрика.

Пример. Необходимо получить материал, состоящий из медного порошка, и дисперсных гидросиликатов кальция нестабильной структуры общего вида 0,8 CaO-SiO пН О с электропроводностью в 70 Ом- см . Для получения требуемого материала необходимо определить давление прес- сования и содержание меди в исходной смеси.

Электропроводность смеси м

талл-диэлектрик испытывает скачок при приближении объемной доли Х, металлического компонента к некоторому пороговому значению Х. В дальнейшем (э .д, продолжает возрастать, приближаясь к электропроводности чис- того металла по закону

Дифференцируя выражение (2) по ctP, получим

V,, ciV У„ , 1 iV, Jp -, JpK

V dP т

(3-;

в круглых скобках представлено выражение для определения фактора уплотняемости неметаллического компонента.

Тогда (3) nf)HMeT вид

Зр Х. . (4)

или

УЬ.Р.

(5)

Экспериментальные данные показали, что в рабочем диапазоне давлений можно считать значения не завися- о;ими от Р. Тогда, интегрируя равенство (5), получим

г dX г . JJ- i jbdP;,

In L уз(р pj.

X Хл e

Л(.Г-Оа)

(6)

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения композидионированных материалов, состояших из металла и диэлектрика с заданной электропроводностью. Целью изобретения является уменьшение трудоемкости, повышение точности получения заданной электропроводности и экономия металла в j композидионном материале. Создание материала заключается в получении предварительных экспе риментальнык данных, осуществляемых измерением электропроводности изделий при содержании металла в исходной смеси X от 0,2 до 0,3 с шагом 0,02 при произвольно выбранном начальном давлении РО , и определении давления Р в зависимости от концентрации металла. Определение минимального содержания металла в исходной смеси Хр при сохранении заданной электропроводности проводят в зависимости от давления и прессуют при полученном значении Р, При определении Р и Xjj по формулам достигают уменьшения трудоемкости предварительных измерений, повьшения точности получения значений электропроводности и экономии металла в композиционном материале. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. i (Л

см А-б „ (X -

(1)

де t 2 - критический индекс тео- 35 рии протекания;

А - константа;

GM - электропроводность металлического компонента;

X - объемная доля- металли- 40 чё.ского компонента, представляющая собой отношение объема, занимаемого металлическим компонентом, V к объему изделия 45

X - .,

(2)

Полученные экспериментальные дан- ные показали, что существует зависи- мость Х(р).

Изменение объема образца происхо- дит в основном за счет уплотнения диэлектрического компонента,.объем металлической составляющей Vjv, можно считать неизменным. Уплотняемость неметаллического компонента оценивает1 dV ся величиной jb jp

После подстановки выражения (6) в (I) получим

S.. -Xjl (7

Отсюда, считая неизменным Р или Х, легко получить формулы

P-P.4ln(|.-|5Z)i (8)

Х, Х, |.|...- -(P-Pjj. (9)

Предварительно экспериментальным путем устанавливают зависимость от объемной доли металла в инт.ерва- ле 0,2 X 0,3 с PjaroM 0,02 при РО 100 Ша.

Из полученной экспериментальной зависимости G (х) определяют значение Xj, - порога протекания, соответствующего резкому увеличению элек- тропроводности.

При этом константа А равна значению «сн /6(и , при ко-тором график зависимости бс„ (х) в лога эифмнческих координатах пересекает ось ординат.

3

Из полученных результатов слелу- ет, что Xf 0,22; А l,

Для определения значения фактора уплотняёмости j3 строят зависимость изменения объема материала от давления прессования. Для этого используют индикаторы часового типа, позволяющие фиксировать перемещение плиты пресса при увеличении давления во времени прессования образца. Затем определяют значение Jb по формуле

При увеличении давления от 600 до 1000 МПа объем гидросили V JP

1Д

ката кальция уменьшается с 3,92 до 2,20 см .Тогда значение составит

1 3792 ТООО-600

-3

1,1-10 МПа

заданном значении X., 0,14

11,2. 10. 6,4510 Р 635 МПа,

где табличная электропроводность меди равна

6, 6,45-10 Ом см

-{

При заданном значении Р 1000 МП наименьшая исходная объемная доля металлического компонента, при кото- рой возможно получения изделия с

см 0,7 ОмГ см 0,22 + (

составит

х.

}л7

п)

1

и ,2-10- 6,45- 10 кехр (1000-100) ;

X 0,12.

После определения Р и Хр проводят прессование материала при определенном, давлении и минимальном содержании металла в смеси.

Выбор интервала изменения содержания металла в смеси от 0,2 до 0,3 обусловлено тем, что значение Х дпя любых трехмерных систем находится именно в указанных пределах.

Уменьшение шага предварительных измерений ниже 0,02 позволяет повысить точность определения величины Х, что, в свою очередь, повьшшет точность получения заданных значений электропроводности. Однако при этом

м

Д52637

повышается трудоемкость за счет увеличения числа предварительных измерений.

С увеличением шага выше 0,02 уменьшается трудоемкость, хотя значительно падает точность получения заданной электропроводности.

Таким образом, величина выбранно- 10 го шага измерений соответствует реальной максимально возможностей точности задания объемной доли металла в смеси при обеспечении малой трудоемкости за счет снижения числа пред- 15 варительных измерений,,

образом, используя предложенные формулы, определяют давление прессования и минимальн ое содержание металла в материале, необходимое для .20 получения заданной электропроводности, что позволяет экономить металл по сравнению с известным способом, включающим получение предварительных экспериментальных данных путем уста- 25 новления зависимости электропроводности формуемого изделия от давления, определения необходимого дайле- ния для получения заданной электропроводности и прессования.

30

Кроме того, знание закона изменения электропроводности в пороговой области содержания металла в смеси определяет более точное получение значений заданной электропроводности.

Результаты иймерений электропроводности изделий представлены в таблице .

40 Получение предварительных данных путем определения давления прессования по формуле позволяет значительно уменьшить количество предварительных экспериментов и тем самым уменьшить

45 трудоемкость. Если в случае известного способа требуется провести 6-В «5 240 измерений (где 6 - количество опытов при различных значениях давления, 8 - количество образцов

50 с различным содержанием металла,.5 - количество измерений в каждой серии), то при проведении предварительных измерений при атмосферном давлении в интервале значений 0,2-0,3 с шагом

Свойства

Показатели по способу

известному (определение параметров

предложенному (определение параметров по

предвари- формулам) тельным измерением

Разброс -значений электропроводности изделий, %

.„ 20

Формула изобретения

Редактор В, Данко

Составитель В. Еременко

Техред Л.Олийнык Корректор В. Гирняк

Заказ 7118/8

Тираж 710

ВНШПШ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

у

о

14526576

от 0,2 до 0,3 с шагом 0,02 при про- . извольно выбранном начальном давлении, а определение значения давления прессования проводят по формуле

Р

( x:4:|.

где Р - давление прессования; РО - начальное давление; / - среднее значение фактора

уплотняемости диэлектрического порошка в рабочем диапазоне давлений; Xj - порог протекания, соответствующий резкому увеличению электропроводности при начальном давлении РО в интервале значений в исходной смеси от 0,2 до 0,3; X;, - содержание металла в исход- . ной смеси;

см - заданное значение электропроводности смеси; Ьц - электропроводность металлического компонента; А - константа.

„с

35

0 (Х.+

-Р (Р - Р, ) .

Подписное