Тема: Композиционные сплавы на основе меди для электродов контактной сварки

Актуальность темы исследования. В последние годы прогресс промышленности, неразрывно связанный с разработкой новых материалов, повышает спрос на создание новых высокопрочных композиционных материалов, надежно работающих в экстремальных условиях воздействия агрессивных сред, высоких давлений и температур. Такие материалы должны отвечать многим требованиям, сочетать в себе разные физико-механические свойства, иметь долгий срок эксплуатации. Перспективным решением является создание таких композиционных материалов, в основе которых лежит модель армированной гетерофазной структуры. В настоящее время такие композиты получают в основном порошковой металлургией. Стоимость их получения относительно высокая и связана, в основном, со сложностью технологического процесса, который является многостадийным, энергозатратным и длительным во времени.
Известным способом упрочнения металла является дисперсионное твердение, когда в процессе распада пересыщенного твердого раствора выделяются мелкодисперсные фазовые составляющие от нано- до микро размеров. Однако рабочие температуры дисперсионно-твердеющих сплавов не должны превышать (0,6...0,7)Тпл, т. к. упрочнение, вызванное временной термообработкой и старением, практически полностью снимается из-за рекристаллизации матрицы и коагуляции фаз-упрочнителей.
Более высокой жаропрочностью обладают дисперсно-упрочненные сплавы, т. е. сплавы, упрочненные термически стабильными частицами, например, карбидами, оксидами, нитридами. Роль упрочняющей фазы состоит в формировании дислокационной структуры и в ее стабилизации при высоких температурах.
Одним из наиболее эффективных методов получения сплавов данного класса считается внутреннее окисление, включающее в себя операции выплавки сплава заданного состава, получения из него тонкодисперсных порошков, их окисление до заданной степени, компактирование, пластическую деформацию (волочение, прокатка) экструдированных заготовок в различных температурных интервалах. Таким способом получают, например, сплавы на основе меди, работающие при температурах до 1000 °C. Однако этот способ получения композитов требует больших энерго-временных затрат [1].
В поисках более простых и дешевых технологий ведутся исследования по внедрению в расплавы наноразмерных керамических частиц введением, например, их в разливочный ковш или в изложницу [2]. Однако полученные структуры крайне неоднородны. Отметим, что во всех исследованиях по использованию технологий введения частиц в расплав извне отмечаются трудности, обусловленные свойствами непосредственно наночастиц, главным образом, это - короткое время их существования, плохая смачиваемость расплавом, склонность к образованию крупных конгломератов. Поэтому проводятся работы по осуществлению реакций синтеза таких частиц непосредственно в расплаве (реакционное литье), что способствует получению беспористой межфазной границы и изначальному разделению частиц матричным металлом [3, 4, 5, 6]. Однако и в этом случае сохраняется проблема обеспечения равномерного распределения частиц в объеме расплава, что требует проведения дополнительных мероприятий.
В настоящее время интенсивно изучаются и внедряются в промышленности жидкофазные методы получения композиционных материалов, что особенно важно для составов с небольшим содержанием упрочняющей фазы. При этом знания как о взаимодействии упрочняющих фаз с расплавом матрицы, так и при экстремальных условиях эксплуатации композиционных сплавов (вибрация, повышенное давление и др.) необходимы для определения их областей применения и выбора материалов с нужным комплексом физико-химических свойств. Замешивание в расплав упрочнителя позволит получить из свободно текущей суспензии фасонные отливки по обычным литейным технологиям. На этом пути проблемы получения однородного распределения в сплаве упрочняющей фазы, борьбы с плохим смачиванием и тенденциями к конгломератам предложено решать кратковременной НЧК расплавов [3].
Практическая значимость работы. Полученные сведения по структуре и физико-химическим и механическим свойствам литых композиционных сплавов на основе меди, содержащих тугоплавкие карбиды и свободный углерод, позволяют рекомендовать их в качестве перспективных материалов для работы разрывных электроконтактов.

Купить

Исследованы особенности кристаллизации и формирование структуры композиционных сплавов системы Cu-Cr-B
- Изучены особенностей приготовления медных сплавов системы Cu-Cr- B и особенностей формирования структуры литых заготовок влияющих на их свойства;
- Исследовали роль влияния скорости охлаждения на структуру композиционного сплава Cu-Cr-B;
- Исследовано комплексное влияния перегрева расплава до гомогенного состояния, скорости охлаждения и модифицирования миш-металлом на формирование структуры на примере чистой меди.

Купить