О коэффициенте внешнего трения ультрадисперсных порошков оксида алюминия Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

вости системы имеет вид:

п„ =

EJmn >

Wp -

Ы

Результаты исследования представлены на рис. 5. Проводя их анализ можно отметить, что для обеспечения необходимой и достаточной устойчивости системы целесообразно фиксировать не только нижнюю полку рейки, но и верхнюю.

Зависимость коэффициента запаса устойчивости от положения опор

Зависимость коэффициента запаса устойчивости от места приложения нагрузки

5 7 9 11 13 15 17 19 21 Опора, на которой приложена нагрузка

-♦-Полоса 16"50

Рис. 5. Зависимость коэффициента запаса устойчивости от положения опор рейки и зависимость коэффициента запаса устойчивости от места приложения нагрузки

Анализ графиков рис. 5 позволяет определить наиболее предпочтительное расположение опор нижней полки рейки при различном конструктивном их исполнении. Исследование зависимости коэффициента запаса устойчивости от места приложения нагрузки позволяет сделать вывод о том, что изменение коэффициента запаса устойчивости не превышает 1% и, таким образом, может не учитываться при проектировании.

УДК 621.762

А. А. Молодцов, Д. В. Арепьев, A. JL Суменков

Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, Новомосковск, Россия

О КОЭФФИЦИЕНТЕ ВНЕШНЕГО ТРЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ

The influence of quality of processing of a surface of metal and unmetal materials on size of factor of external friction was studied. Is established, that the size of factor depends on a parity

5

23456/89 1' Положение опор

нПотга 15*50 -е-Погссг 16"50

.-ПопкаЮ —Полоса без правой краинен опоры

s- Полоса Гам»«

of the particles dimensions of a powder and height of roughness of surfaces: at their equality the maximum of factor of external friction is observed.

Исследовано влияние качества обработки поверхности металлических и неметаллических материалов на величину коэффициента внешнего трения. Установлено, что величина коэффициента зависит от соотношения размеров частиц порошка и высоты неровностей поверхностей: при их равенстве наблюдается максимум коэффициента внешнего трения.

Все более значительную роль в новых технологиях, в том числе при производстве новых материалов, играют ультрадисперсные порошки (нано-системы). Это вызвано тем, что при уменьшении размеров частиц до ОД мкм и менее проявляется изменение свойств порошков: могут существенно снижаться температуры спекания и плавления, присутствовать неравновесные фазы, изменяться другие физические и химические свойства. В процессе получения и переработки ультрадисперсных порошков осуществляется ряд операций: транспортирование, измельчение, смешение, уплотнение, дозирование и т.д. Для качественного проведения этих операций необходимо знание свойств порошков, прежде всего, структурно - механических характеристик (СМХ). Важнейшими СМХ ультрадисперсных порошков являются коэффициенты внутреннего и внешнего трения, аутогезия. Структурно - механические характеристики УДП можно изменять, «улучшать», т.к. на них влияют многие параметры: фазовый и дисперсный состав, морфологические особенности частиц порошков, температура, влажность, давление газовой среды и т.д.

Целью работы являлось исследование влияния качества обработки поверхности металлических и неметаллических материалов и среднего размера частиц порошков на величину коэффициента внешнего трения.

Исследовались ультрадисперсные порошки оксида алюминия со сферической формой частиц и средним размером от 0,08 до 2,0 мкм (порошки были получены плазмохимическим способом), а также порошки с частицами губкообразной формы (получены при пиролитическом разложении алюмо-аммонийных квасцов - величина их удельной поверхности 100 м2/г). Дисперсный состав определялся на основе электронно-микроскопических исследований и по методу БЭТ.

Пластины для испытаний были изготовлены из следующих материалов: сталь 45, сталь 12Х18Н10Т, алюминиевый сплав Д16, латунь 63, фторопласт 4. Шероховатость поверхности пластин с различной величиной Rz была обеспечена инструментальной обработкой (строгание, фрезерование, шлифование) и измерена на профилографе - профилометре.

Предельное сопротивление сдвигу и коэффициенты внешнего трения определялись на приборах линейного плоскостного сдвига (рис.1) по известной методике [1]. Усилия регистрировали силоизмерителем, в состав которого входили тензометрическая рамка, измеритель деформаций и самопишущий прибор.

Зависимость предельного сопротивления сдвигу tw от нормального напряжения сжатия ап является важнейшей характеристикой порошков. Графически зависимость tw =f(an) отражается линями предела текучести (ли-

ниями сдвига). Тангенс угла наклона линии =^ап) к оси абсцисс является коэффициентом внешнего трения ^ порошка.

к измерительному прибору

Рис. 1. Схема прибора плоскостного сдвига для определения характеристик внешнего трения порошков: 1 - кольцо, 2 - исследуемый порошок, 3 - уплотняющий диск, 4 - пластина.

Проведенные исследования, результаты которых представлены на рис.2, позволили сделать следующие выводы:

• величина коэффициента внешнего трения зависит от соотношения размеров частиц порошка и высоты неровностей поверхности: при равенстве среднего размера частиц порошка АЬОз и величины наблюдается максимум коэффициента трения;

• коэффициент внешнего трения возрастает при уменьшении размеров частиц;

для высокодисперсного порошка оксида алюминия коэффициент внешнего трения практически не зависит от материала пластин, по которым осуществляется сдвиг.

Эти выводы справедливы для порошков, имеющих частицы сферической или ограненной формы. Наличие максимума коэффициента трения можно, видимо, объяснить изменением характера движения частиц порошка. Если при с1Ср<112 частицы порошка скользят по частицам этого же порошка, находящимся во впадинах пластины, а при с1ср>112 частицы порошка скользят по поверхности пластины, то при ёср«Кг частицы порошка вынуждены «перекатываться».

Это, по-видимому, увеличивает значение коэффициента внешнего

трения. Коэффициент трения порошка АЬОз с пористыми частицами (кривая 5 на рис.2) незначительно возрастает при увеличении неровностей поверхности, что, по всей видимости, объясняется тем, что основная масса частиц имеет размер около 10 мкм, т.е. (1ср<К2.

ъ --г~----

0,60

0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2 R2jMKM.

Рис. 2. Зависимость коэффициента внешнего трения порошков АЬ03 от чистоты обработки поверхности пластин.

Средний размер частиц, мкм: 1 - 0,090; 2 - 0,115; 3 - 0,195; 4 - 1,680; 5 -удельная поверхность 100 м2/г. Материал пластин: 12Х18Н10Т; о- сталь 45; х- алюминиевый сплав D16; Л- латунь JI63; 0- фторопласт 4

Таким образом, при проведении процессов с участием УДП оксида алюминия чистота обработки поверхностей аппаратов выбирается в зависимости от размера частиц порошка и требований к величине коэффициента внешнего трения. Выбор материала для конструирования аппаратов не зависит от величины коэффициента трения, а определяется другими параметрами (чистота продукта из порошка AI2O3 , абразивный износ аппаратуры, электризация порошка и др.).Полученные результаты могут быть использованы в процессах получения ультрадисперсных порошков с заранее заданными структурно-механическими характеристиками.

Библиографические ссылки

1. Андрианов Е.И. Методы определения структурно-механических характеристик порошкообразных материалов. М.: Химия, 1982. 256 с.