Структура и микромеханические свойства СВС-композитов с медной матрицей: особенности формирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) является одним из перспективных способов получения прочных и износостойких композитов. Особый интерес представляет использование меди в качестве матрицы из-за уникального сочетания электро- и теплопроводности. Монолитные СВС-композиты системы Cu–Ti–C–B и Cu–Ti–C в настоящее время мало изучены. Сведения о фазовом составе таких композитов весьма противоречивы, а данные по микромеханическим свойствам практически отсутствуют. В работе представлены результаты сравнительного анализа структуры и микромеханических свойств композитов систем Cu–Ti–C и Cu–Ti–C–B. Установлено, что матрицей обоих композитов является пересыщенный титаном твердый раствор на основе меди, в котором при охлаждении выделяются наноразмерные частицы интерметаллида Cu4Ti. Упрочняющими фазами, образующимися в результате СВС, являются частицы TiC (композит Cu–Ti–C) и частицы TiC и TiB2 (композит Cu–Ti–C–B). В композите Cu–Ti–C–B сохранились исходные частицы непрореагировавшего карбида бора В4C, микротвердость которых составила 3680 HV 0,1. Наиболее пластичной структурной составляющей является механическая смесь Cu+Cu4Ti в композите системы Cu–Ti–B, за счет которой возможна последующая пластическая деформация с целью получения деталей заданной формы. При исследовании микромеханических свойств максимальные показатели прочности HIT, HV, Wе, Re, HIT/E* были зафиксированы в композите системы Cu–Ti–C–B, что позволяет ожидать высокую износостойкость изделий из него.

Об авторах

Наталия Борисовна Пугачева

Институт машиноведения имени Э.С. Горкунова Уральского отделения РАН, Екатеринбург

Email: nat@imach.uran.ru
ORCID iD: 0000-0001-8015-8120

доктор технических наук, доцент, главный научный сотрудник

Россия

Татьяна Михайловна Быкова

Институт машиноведения имени Э.С. Горкунова Уральского отделения РАН, Екатеринбург

Автор, ответственный за переписку.
Email: tatiana_8801@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8888-6410

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Россия

Екатерина Игоревна Сенаева

Институт машиноведения имени Э.С. Горкунова Уральского отделения РАН, Екатеринбург

Email: nata5-4@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8625-2310

младший научный сотрудник

Россия

Список литературы

  1. Левашов Е.А., Рогачев А.С., Курбаткина В.В., Максимов Ю.М., Юхвид В.И. Перспективные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: МИСиС, 2011. 378 с.
  2. Рогачев А.С., Мукасьян А.С. Горения для синтеза материалов. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012. 400 с.
  3. Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов. М.: Машиностроение-1, 2007. 567 с.
  4. Мержанов А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез // Физическая химия. Современные проблемы. М.: Химия, 1983. С. 6–44.
  5. Латухин Е.И., Умеров Э.Р., Луц А.Р. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез заготовок пористого карбида титана для последующей инфильтрации расплавами // Заготовительные производства в машиностроении. 2021. Т. 19. № 7. С. 322–330. doi: 10.36652/1684-1107-2021-19-7-322-330.
  6. Коростелева Е.Н., Коржова В.В. Структура и фазовый состав металломатричных композитов (TiB) – Ti, полученных в процессе СВС и вакуумного спекания // Известия вузов. Физика. 2020. Т. 63. № 7. С. 81–87. doi: 10.17223/00213411/63/7/81.
  7. Ситников А.А., Собачкин А.В., Марков А.М. Особенности формирования различных функциональных покрытий из СВС-механокомпозитов с помощью технологии газодетонационного напыления // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 2. С. 22–28. doi: 10.30987/2223-4608-2020-2020-2-22-28.
  8. Федотов А.Ф., Амосов А.П., Радченко В.П. Моделирование процесса прессования порошковых материалов в условиях самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: Машиностроение-1, 2005. 281 c.
  9. Ковалев Д.Ю., Болоцкая А.В., Михеев М.В. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез в системе Ti–B–Fe с добавкой AlN // Неорганические материалы. 2022. Т. 58. № 9. С. 956–964. EDN: TJQGMZ.
  10. Криволуцкий К.С., Амосов А.П., Самборук А.Р. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез ультрадисперсных и наноразмерных порошков композиций TiC–SiC и TiC–NbC // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2016. № 3. С. 136–143. EDN: XVSVKB.
  11. Щукин А.С., Сычёв А.Е. Особенности строения переходной зоны NiAl/Mo, сформированной в процессе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Физика металлов и металловедения. 2019. Т. 120. № 9. С. 925–930. doi: 10.1134/S0015323019090134.
  12. Лазарев П.А., Бусурина М.Л., Грядунов А.Н., Сычев А.Е., Боярченко О.Д., Карпов А.В. Особенности структуры и фазообразования сплава на основе Ti–Al–Si, полученного методом СВС-компактирования // Неорганические материалы. 2022. Т. 58. № 9. С. 1039–1044. EDN: XTLFSK.
  13. Лазарев П.А., Бусурина М.Л., Сычёв А.Е. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез в системе Ti–Al–Mn // Физика горения и взрыва. 2023. Т. 59. № 1. С. 85–91. doi: 10.15372/FGV20230109.
  14. Volkov A.Y., Patrakov E.I., Volkova E.G., Komkova D.A., Kalonov A.A., Glukhov A.V., Antonov B.D. Abnormally high strength and low electrical resistivity of the deformed Cu/Mg-composite with a big number of Mg-filaments // Materials & Design. 2020. Vol. 185. Article number 108276. doi: 10.1016/j.matdes.2019.108276.
  15. Kim Ji Soon, Dudina D.V., Kim Jin Chun, Kwon Soon Young, Park Jin Ju, Rhee Chang Kyu. Properties of Cu-based nanocomposites produced by mechanically – activated self – propagating high – temperature synthesis and spark – plasma sintering // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2010. Vol. 10. № 1. P. 252–257. doi: 10.1166/jnn.2010.1523.
  16. Oanh Nguyen Thi Hoang, Viet Nguyen-Hoang, Kim Ji Soon, Dudina D.V. Structural Investigation of TiC–Cu Nanocomposites Prepared by Ball Milling and Spark Plasma Sintering // Metals. 2017. Vol. 7. № 4. Article number 123. doi: 10.3390/met7040123.
  17. Volkov A.Yu., Kalonov A.A., Komkova D.A. Effect of annealing on the structure, mechanical and electrical properties of Cu/Mg-composite wires // Materials Characterization. 2022. Vol. 183. Article number 111606. doi: 10.1016/j.matchar.2021.111606.
  18. Цикарев В.Г., Филиппенков А.А., Филиппов М.А., Алабушев А.В., Шарапова В.А. Опыт получения композиционных материалов системы Ti–Cu–C СВС-процессом // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2021. Т. 15. № 4. С. 4–11. doi: 10.17073/1997-308X-2021-4-11.
  19. Пугачева Н.Б., Николин Ю.В., Быкова Т.М., Сенаева Е.И. Структура и свойства СВС-композита системы Cu–Ti–C–B // Физика металлов и металловедение. 2022. Т. 123. № 1. С. 47–54. doi: 10.31857/S0015323022010107.
  20. Pugacheva N., Kryuchkov D., Bykova T., Vichuzhanin D. Studying the Plastic Deformation of Cu–Ti–C–B Composites in a Favorable Stress State // Materials. 2023. Vol. 16. № 8. Article number 320. doi: 10.3390/ma16083204.
  21. Пугачева Н.Б., Быкова Т.М., Сенаева Е.И., Горулёва Л.С. Теплофизические свойства СВС композитов Cu–Ti–C–B // Diagnostics, Resource and Mechanics of Materials and Structures. 2023. № 3. С. 50–65. doi: 10.17804/2410-9908.2023.3.050-065.
  22. Николин Б.В., Матевосян М.Б., Кочугов С.П., Пугачева Н.Б. Способ изготовления многослойной износостойкой пластины: патент РФ на изобретение № 2680489, 2019. 11 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ,



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах