ВВЕДЕНИЕ 7
1 Обзор литературы по проблеме 8
1.1 Классификация композиционных материалов 8
1.2 Способы получения композиционных материалов 15
1.3 Механизм возникновения неравновесных твёрдых растворов...15
1.4 Сплавы на основе меди и тугоплавких металлов 18
1.5 Система сплавов медь-молибден 21
1.6 Требования к электродам контактной сварки 23
2 Методы изготовления образцов и их исследования 26
2.1 Методы изготовления образцов 26
2.2 Образцы и методы их исследований 29
3 Исследовательская часть 38
3.1 Исследования с помощью оптического микроскопа 38
3.2 Исследование СЭМ 41
3.3 Микрорентгеноспектральное исследование 48
3.4 Исследование значений микротвёрдости 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 60
Композиционные материалы в наше время являются одним из актуальных материалов и представляют интерес в развитии машиностроения и промышленности в целом. Это связано с тем, что классические материалы не могут обеспечить высокие механические, физико-химические, технологические и эксплуатационные свойства. Исследование свойств композитов и физико-химических процессов, происходящих в них при сварке взрывом, даёт возможность получать материалы с уникальными свойствами, что открывает множество новых возможностей для решения каких-либо проблем [1].
Существует группа композиционных материалов, состоящая из разнородных металлов, которая в настоящее время вызывает особый интерес, так как компоненты таких материалов объединяют в себе разнообразные свойства, что говорит нам о широком диапазоне их использования. Например, композиционные материалы на основе меди и вольфрама имеют высокие прочностные характеристики и жаростойкость. Медь с молибденом имеют высокие показатели электропроводности, теплопроводности и имеют повышенные прочностные характеристики, а также низкий коэффициент температурного расширения и термостойкость. По итогу мы получаем перспективные материалы, которые может помочь открыть новые возможности, например, в изготовлении электродов для контактной сварки [2].
В работе [3] говорится о том, что влияние сварки взрывом на структуру и механические свойства композиционных материалов из молибдена и меди не до конца изучены, поэтому необходимо более подробно рассмотреть воздействие данного технологического процесса на эти компоненты.
Для большинства свариваемых пар разнородных металлов или сплавов характерны существенные различия в температуре плавления, их плотности, коэффициентах температурного и линейного расширений. Отличаются также типы кристаллических решёток и её параметры. Для таких металлов, как титан, ниобий, вольфрам, молибден и других тугоплавких металлов, дополнительные трудности возникают в связи с тем, что при нагреве эти металлы активно взаимодействуют с газами атмосферы. При поглощении газов резко ухудшаются свойства сварных соединений. В большинстве случаев при ограниченной взаимной растворимости для основных комбинаций свариваемых металлов чрезвычайно трудно избежать образования стойких интерметаллических фаз, обладающих высокой твёрдостью и хрупкость [4].
Изменяя количественное содержание компонентов, возможно получать композиты с требуемыми значениями прочностных характеристик, модуля упругости, микротвёрдости и трещиностойкости, жаропрочности, а также создавать составы с требуемыми диэлектрическими, магнитными, радиопоглощающими и другими специальными характеристиками, исходя из назначения детали, изготавливаемой из данного типа материала [2].
Многие композитные материалы, имея меньшую массу, превосходят обычные материалы и сплавы по своим механическим и эксплуатационным свойствам. Использование таких материалов обычно позволяет сохранить или улучшить механические характеристики конструкции при значительном уменьшении её массы [5].
В представленной работе исследовались продукты твердофазных реакций, возникающие при взаимодействии двух компонентов - меди и молибдена при формировании слоистого композиционного материала под давлением (сварка взрывом). Актуальность такого исследования обусловлена полной взаимной нерастворимостью меди и молибдена друг в друге в равновесных условиях. Неравновесные условия получения образцов могут стать причиной возникновения новых неисследованных фаз в системе медь-молибден.
В работе были проведены исследования при помощи оптического и сканирующего электронного микроскопа, микрорентгеноспектрального и рентгенофазового анализа, а также измерение микротвёрдости образцов. Было показано, что при сварке под давлением молибдена и меди образуются межслойные границы волнообразной формы, характерные для данного вида сварки. При анализе полученных результатов показано, что в процессе воздействия пластической деформации образовались структуры по типу твёрдых растворов в зоне контакта компонентов, на глубине порядка 10 мкм. При расшифровке картин дифракции рентгеновских лучей были обнаружены твёрдые растворы на основе как меди, так и молибдена, причём среди выявленных твёрдых растворов обнаружены как неупорядоченные твёрдые растворы, так и атомноупорядоченные (сверхструктурные) твёрдые растворы. Таким образом, неравновесные условия получения композиционного материала спровоцировали возникновение неравновесных фаз - твёрдых растворов, которые отсутствуют на диаграмме равновесных фазовых состояниях.
При измерении микротвёрдости её показатели увеличились. Это можно связать как с наклёпом, вызванного пластической деформацией при сварке под давлением, так и с твёрдорастворным упрочнением.
При анализе механизма возникновения твёрдых растворов при взаимодействии компонентов под давлением главную роль играет локальная кривизна структуры. Кривизна наблюдается на различных масштабных уровнях: на макроуровне (волнообразный характер границы раздела слоёв медь- молибден), на среднем уровне - искажение формы отдельных зёрен и на атомнокристаллическом уровне. На атомном уровне кривизна обусловлена формированием межузельных бифуркационных структурных состояний, приводящих к локальному массопереносу компонентов за очень короткое время, и как следствие, к формированию твёрдых растворов, нерастворимых в равновесных условиях компонентов.
