Особенности механического легирования
В основі механічного легування лежить явище, що представляє собою повторюване міжчасткове зварювання («холодне зварювання») і розшаровування поблизу поверхонь куль при їх інтенсивному сталкуванні доти, поки досягається стабільний стан (Рис. 2.1).
Стабільний стан характеризується майже однаковим розміром часток (Рис. 2.2) і насиченням середнього рівня твердості композиційних часток (Рис. 2.3), у яких окремі тридцятилітні перестають бути оптично розв’язними.
У системах, зміцнених дисперсними оксидами, оксиди розташовуються уздовж поверхонь, що зварюються холодним зварюванням, роздягнула. У міру здрібнювання концентрація дисперсоида уздовж зварених поверхонь зменшується, тому що кількість місць зварювання збільшується й стає довільним. У стабільному стані розподіл часток дисперсної фази повинне відповідати оптимальному межчастичному відстані. Щоб забезпечити вищеописаний процес, щонайменше одна із тридцятилітніх повинна бути досить пластичної й виконувати роль зв’язування.
Основними особливостями механічного легування є висока енергія, підводима в аттриторі к часткам порошку, а також сухе здрібнювання. Ці особливості сприяють холодному зварюванню часток, що є головним процесом механічного легування.
Холодне зварювання – широко відомий метод з’єднання металів, у стані забезпечувати металевий зв’язок, якість якого залежить, головним чином, від відношення температури зварювання до температури плавлення. Тому метали з низькою температурою плавлення, подібні до алюмінію, легко з’єднуються холодним зварюванням. Холодне зварювання металів з більше високою температурою плавлення, подібних до нікелю або залізу реалізується сутужніше. Величина подводимой енергії при цьому в 5-20 разів більше, ніж для зварювання алюмінію або свинцю. Підведення таких високих енергій, як правило, не може бути здійснений у звичайних кульових млинах, і тому для механічного легування сплавів з високою температурою плавлення виникає потреба в млинах високої потужності типу аттриторів .
Устаткування для механічного легування.
Механічне легування може здійснюватися у всілякому встаткуванні для здрібнювання за допомогою куль: аттриторах, вібромлинах, високошвидкісних змішувачах і навіть у звичайних кульовий млинах.
Аттритори , уперше був використаний як змішувальний пристрій для виробництва фарб і пігментів, являє собою кульовий млин, що складається зі стаціонарної охолоджуваною водою вертикальної ємності з герметичною кришкою, що фіксує встановлений по її осі ущільнений вал — мішалку, що приводиться в обертання від електродвигуна (Рис. 2.4). Обертова мішалка перемішує кулі, доводячи їхню кінетичну енергію до високого рівня, достатнього для одержання ефекту механічного легування.
Як мелючі тіла використовуються термообробні кулі з високовуглецевої хромистої сталі, звичайно застосовувані в шарикопідшипниках. Інші матеріали, такі як нержавіюча сталь і карбід вольфраму, випробовувалися з обмеженим успіхом.