Сверхтвердые материалы : определение свойств сверхтвердых материалов
Покупка
Тематика:
Материаловедение
Издательство:
Издательский Дом НИТУ «МИСиС»
Год издания: 2014
Кол-во страниц: 51
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-87623-795-8
Артикул: 751051.01.99
Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину
В практикуме представлены работы, посвященные определению свойств порошков сверхтвердых материалов (алмаза и кубического нитрида бора). Методически работы базируются на ГОСТ 9206-80 «Порошки алмазные». Практикум предназначен для студентов, обучающихся по направлению 150100 «Материаловедение и технологии материалов» (квалификация бакалавр) и по специальностям 150701 «Физико-химия процессов и материалов», 210602 «Наноматериалы», а также для студентов других направлений.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 22.03.01: Материаловедение и технологии материалов
- 28.03.03: Наноматериалы
- ВО - Магистратура
- 22.04.01: Материаловедение и технологии материалов
- 28.04.03: Наноматериалы
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» № 2415 Кафедра функциональных наносистем и высокотемпературных материалов Н.И. Полушин А.А. Ермолаев А.И. Лаптев Сверхтвердые материалы Определение свойств сверхтвердых материалов Практикум Допущено Учебно-методическим объединением высших учебных заведений РФ по образованию в области материаловедения, технологии материалов и покрытий в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 150100 «Материаловедение и технологии материалов» и специальности 150701 «Физико-химия процессов и материалов» Москва 2014
УДК 66.09 П53 Р е ц е н з е н т ы : канд. физ.-мат. наук, доц. Ю.А. Пустов; д-р хим. наук Б.В. Спицын (ИФХЭ им. А.Н. Фрумкина РАН) Полушин, Н.И. П53 Сверхтвердые материалы : определение свойств сверхтвердых материалов : практикум / Н.И. Полушин, А.А. Ермолаев, А.И. Лаптев. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2014. – 51 с. ISBN 978-5-87623-795-8 В практикуме представлены работы, посвященные определению свойств порошков сверхтвердых материалов (алмаза и кубического нитрида бора). Методически работы базируются на ГОСТ 9206–80 «Порошки алмазные». Практикум предназначен для студентов, обучающихся по направлению 150100 «Материаловедение и технологии материалов» (квалификация бакалавр) и по специальностям 150701 «Физико-химия процессов и материалов», 210602 «Наноматериалы», а также для студентов других направлений. УДК 66.09 ISBN 978-5-87623-795-8 © Н.И. Полушин, А.А. Ермолаев, А.И. Лаптев, 2014
СОДЕРЖАНИЕ Введение....................................................................................................4 1. Определение зернового состава алмазных шлифпорошков.............5 2. Определение зернового состава алмазных микропорошков ..........14 3. Определение коэффициента формы зерен алмазных шлифпорошков .......................................................................................20 4. Определение показателя статической прочности алмазных шлифпорошков .......................................................................................22 5. Определение содержания растворимых примесей в алмазных шлифпорошках .......................................................................................26 6. Определение примесей в алмазных микропорошках.....................29 7. Определение содержания влаги в алмазных порошках.................31 8. Определение абразивной способности алмазных микропорошков.......................................................................................33 9. Испытание алмазных микропорошков на шероховатость обработанной ими поверхности............................................................36 10. Определение морфологических характеристик алмазных шлифпорошков .......................................................................................38 11. Определение показателя динамической прочности алмазных шлифпорошков......................................................................40 12. Классификация алмазных шлифпорошков на вибростоле ...........45 Библиографический список...................................................................50
ВВЕДЕНИЕ При решении актуальных задач наука и современная промышленность не могут обойтись без сверхтвердых материалов, обладающих уникальными физико-химическими свойствами. В настоящее время основной областью использования порошков природных алмазов является производство абразивного инструмента для резки, шлифовки, полировки и точной обработки изделий из металлов, сплавов и минералов. Для поддержания и улучшения эксплутационных свойств порошков природных и синтетических алмазов, предназначенных для изготовления алмазного инструмента и применения в незакрепленном состоянии в виде паст и суспензий, необходимо соблюдать установленные требования к порошкам.
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕРНОВОГО СОСТАВА АЛМАЗНЫХ ШЛИФПОРОШКОВ К шлифпорошкам относятся алмазные порошки с размером зерен от 40 до 630 мкм (2500 мкм), получаемые методом рассева исходного сырья на ситах. Качество шлифпорошков контролируют: методом ситового анализа – зерновой состав по массе; методом микроскопического анализа – коэффициент формы; в качестве основной характеристики определяют статическую или динамическую прочность. Для классификации алмазных шлифпорошков по зернистости широкое применение получили вибросита различных конструкций. Вибросито состоит из вибростолика и комплекта сит, закрепляемых на нем. В комплекте сита располагаются по убывающей размера ячейки сверху вниз. Снизу под комплект сит ставится поддон. Сверху комплект закрывается крышкой. Перед началом работы на верхнее сито высыпают навеску порошка и начинают рассев. Вибрация в установке создается с помощью электромагнита или эксцентрикового механизма. Для рассева алмазных порошков второй вариант эффективнее. В мировой практике вибросита применяются в основном для проведения гранулометрического анализа продуктов дробления (измельчения) и товарных порошков. В связи со сравнительно небольшими объемами производства алмазных порошков вибросита обеспечивают достаточно высокую производительность на операциях предварительной и окончательной классификации технических алмазов на зернистости. Поэтому метод используют как для классификации промышленных партий шлифпорошков, так и для контроля гранулометрического состава товарного продукта. Результаты классификации на ситах зависят как от технических данных установки (частоты вибрации, амплитуды колебаний, ширины в свету отверстий сита), так и от характерных особенностей классифицируемого материала (формы зерна, влажности, количественного соотношения зерен большей и меньшей величины по отношению к граничной). Просеивание ухудшается с уменьшением размера зерен порошка, поскольку силам, направленным на разделение, противодействуют возрастающие силы трения и слипания. Существует много способов повышения эффективности процесса классификации на ситах: тщательное просушивание порошка перед классификацией, механические воздействия на материал (для раз
рыхления), а также на сетку или раму (специальная форма сит, в частности изогнутая), создание напора просеиваемого материала за счет подачи сжатого воздуха или создание разряжения ниже сит, в ряде случаев производится рассев под струей жидкости. Размер получаемых после рассева фракций порошка определяется размером ячеек двух смежных сит. Через верхнее сито данная фракция проходит, а на нижнем задерживается. В России и странах СНГ для рассева алмазных порошков используются проволочные сита, размеры которых построены на основе ряда предпочтительных чисел, представляющих собой геометрическую прогрессию со знаменателем 1010 = 1,259. Аналогично построена шкала сит по немецкому и французскому стандартам, которая существенно отличается от британского и американского стандартов, имеющих знаменатель ряда 4 2 = 1,189 . В некоторых странах используют систему обозначений, при которой размер ячеек сит определяется числом меш, соответствующим количеству отверстий на один погонный дюйм (1 дюйм = 0,0254 м). В этом случае линейный размер ячейки в свету зависит не только от числа ячеек, но также и от диаметра проволоки, из которой изготовлено сито (табл. 1.1). Алмазные шлифпорошки выпускаются с узким и широким диапазоном зернистости. Из последних изготавливают инструмент, используемый на менее ответственных операциях, когда к обрабатываемым деталям не предъявляются повышенные требования по точности и шероховатости обработанной поверхности. Крупность основной фракции порошка узкого диапазона зернистости определяется размерами двух смежных контрольных сит из ряда по ГОСТ 3584–73, из которых через одно сито зерна порошка должны проходить, а на другом задерживаться. Крупность основной фракции порошка широкого диапазона зернистости определяется размерами ячеек сит, разделенных двумя интервалами в ряду размеров сит. Зернистость шлифпорошков обозначается дробью, в которой числитель соответствует размеру ячеек верхнего, а знаменатель – нижнего сита в микрометрах, на которых выделяются зерна основной фракции данного порошка (табл. 1.2).
Таблица 1.1 Соотношение отечественных и американских стандартов на зернистость алмазных шлифпорошков Американский стандарт Отечественный стандарт, мкм Зернистость, меши Размер ячеек сит в свету для основной фракции, мкм Отклонение (±) от зернистостей отечественных шлифпорошков, мкм 630/500 30/50 595/500 – 35/0 500/400 35/40 500/420 0/+ 20 400/315 40/50 420/297 + 20/– 18 315/250 50/60 297/250 – 18/0 250/200 60/70 250/210 0/+ 10 200/160 70/80 210/217 + 10/+ 17 80/100 177/149 – 23/– 11 160/125 100/120 149/125 – 11/0 125/100 120/140 125/105 0/+ 5 100/80 140/170 105/88 + 5/+ 8 80/63 170/200 88/74 + 8/+ 11 200/230 74/63 – 6/0 63/50 230/270 63/53 0/+ 3 50/40 270/325 53/44 + 3/+ 4 Таблица 1.2 Широкий и узкий диапазон зернистости алмазных шлифпорошков [1] Размеры стороны ячейки сита в свету, мкм, при которых зерна основной фракции Зернистость проходят через сито задерживаются на сите Широкий диапазон зернистостей 2500/1600 2500 1600 1600/1000 1600 1000 1000/630 1000 630 630/400 630 400 400/250 400 250
Окончание табл. 1.2 Размеры стороны ячейки сита в свету, мкм, при которых зерна основной фракции Зернистость проходят через сито задерживаются на сите 250/160 250 160 160/100 160 100 100/63 100 63 63/40 63 40 Узкий диапазон зернистостей 2500/2000 2500 2000 2000/1600 2000 1600 1600/1250 1600 1250 1250/1000 1250 1000 1000/800 1000 800 800/630 800 630 630/500 630 500 500/400 500 400 400/315 400 315 315/250 315 250 250/200 250 200 200/160 200 160 160/125 160 125 125/100 125 100 100/80 100 80 80/63 80 63 63/50 63 50 50/40 50 40
Основной фракцией называется совокупность зерен определенного размера, преобладающих в составе данной фракции шлифпорошка по массе. Получить алмазный порошок, состоящий только из зерен одного размера, не представляется возможным. Поэтому, кроме основной фракции, в составе порошков содержатся побочные фракции крупнее и мельче основной. Зернистость алмазного порошка определяется и характеризуется размером зерен основной фракции. Крупной называется фракция, зерна которой крупнее основной на один номер зернистости, а предельной – на два. Мелкая фракция мельче основной на два номера зернистости, однако, основная масса зерен мелкой фракции вкладывается в диапазон размеров зерен фракции, смежной с основной (табл. 1.3). Для проведения контроля зернового состава шлифпорошков применяют: а) набор контрольных сит диаметром 200, 120 или 75 мм с поддоном и крышкой. Номинальная высота обечайки (рамы) сит – 25 мм. Номинальные размеры сторон ячеек сит в свету должны соответствовать ГОСТ 6613–86. Предельные отклонения среднего арифметического размера стороны ячейки сита в свету от номинального не должны превышать для сеток с ячейками размерами, мкм: 3000–2500 ................................... ± 3%; 2000–1600 .................................. ± 4%; 1250–160...................................... ± 5%; 125–80......................................... ± 6%; б) установку для просеивания со следующими характеристиками: ход шатуна.....................................................................(25 ± 1) мм; число ударов отбойника в минуту...................................560 ± 50; угол поворота сит за двойной ход шатуна .....................(25 ± 5)°; в) измерительный проектор по ГОСТ 19795–82; г) весы лабораторные 2-го класса по ГОСТ 24104–80; д) комплект гирь 2-го и 3-го классов по ГОСТ 7328–82; е) приспособление для очистки сит; ж) совок; и) натуральную бумажную кальку по ГОСТ 892–70; к) гидролизный этиловый спирт по ГОСТ 18300–72; л) миткаль по ГОСТ 7138–83; м) секундомер типа С1-2А по ГОСТ 5072–79.
Таблица 1.3 Требования к зерновому составу алмазных шлифпорошков [1] Размеры стороны ячейки сита в свету, мкм, при которых крупная фракция задерживается в количестве не более, % основная фракция задерживается в количестве не менее, % Зернистость зерна должны прохо дить в количестве не менее 99,9 % от общей массы зерен 8 10 12 13 15 90 80 75 мелкая фракция проходит в количестве не более 2 % от общей массы зерен 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Широкий диапазон зернистостей 2500/1600 3000 2500 – – – – 1600 – – 1250 1600/1000 2000 1600 – – – – 1000 – – 800 1000/630 1250 1000 – – – – 630 – – 500 630/400 800 – 630 – – – – 400 – 315 400/250 500 – 400 – – – – 250 – 200 250/160 315 – 250 – – – – 160 – 125 160/100 200 – – 160 – – – – 100 80 100/63 125 – – – 100 – – – 63 50 63/40 80 – – – – 63 – – 40 — Узкий диапазон зернистостей 2500/2000 3000 2500 – – – – 2000 – – 1600 2000/1600 2500 2000 – – – – 1600 – – 1250 1600/1250 2000 1600 – – – – 1250 – – 1000 1250/1000 1600 1250 – – – – 1000 – – 800
Окончание табл. 1.3 Размеры стороны ячейки сита в свету, мкм, при которых крупная фракция задерживается в количестве не более, % основная фракция задерживается в количестве не менее, % Зернистость зерна должны прохо дить в количестве не менее 99,9 % от общей массы зерен 8 10 12 13 15 90 80 75 мелкая фракция проходит в количестве не более 2 % от общей массы зерен 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1000/800 1250 1000 – – – – 800 – – 630 800/630 1000 – 800 – – – – 630 – 500 630/500 800 – 630 – – – – 500 – 400 500/400 630 – 500 – – – – 400 – 315 400/315 500 – 400 – – – – 315 – 250 315/250 400 – 315 – – – – 250 – 200 250/200 315 – 250 – – – – 200 – 160 200/160 250 – – 200 – – – 160 – 125 160/125 200 – – 160 – – – 125 – 100 125/100 160 – – 125 – – – 100 – 80 100/80 125 – – 100 – – – – 80 63 80/63 100 – – – 80 – – – 63 50 63/50 80 – – – 63 – – – 50 40 50/40 63 – – – – 50 – – 40 – Примечание. Для марок Al, A2 содержание основной фракции должно быть не менее 70 %, крупной – не более 15 %.
Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину