Никита Дмитриевич Оглезнев – к.т.н., вед. инженер кафедры маркшейдерского дела, геодезии и геоинформационных систем
Россия, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр-т, 29
Nikita D. Ogleznev – Cand. Sci. (Eng.), Engineer at the Department of Mine Survey, Geodesy, and Geoinformation Systems
29 Komsomolsky Prosp., Perm 614990, Russia
Илья Иванович Якубаев – аспирант кафедры механики композиционных материалов и конструкций
Россия, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр-т, 29
Il’ya I. Yakubaev – Graduate Student at the Department of Mechanics of Composite Materials and Structures
29 Komsomolsky Prosp., Perm 614990, Russia
Светлана Аркадьевна Оглезнева – д.т.н., профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций
Россия, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр-т, 29
Svetlana A. Oglezneva – Dr. Sci. (Eng.), Professor at the Department of Mechanics of Composite Materials and Structures
29 Komsomolsky Prosp., Perm 614990, Russia
Светлана Евгеньевна Порозова – д.т.н., профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций
Россия, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр-т, 29
Svetlana E. Porozova – Dr. Sci. (Eng.), Professor at the Department of Mechanics of Composite Materials and Structures
29 Komsomolsky Prosp., Perm 614990, Russia
Исследованы композиционные материалы на основе электролитического порошка меди, содержащие 1 и 5 мас. % порошка коллоидного графита, с добавлением в микроколичествах сульфата и ацетата меди. Материалы получали методами двойного холодного прессования в пресс-форме при давлении 600 МПа, промежуточного спекания (отжига) в водороде при температуре 870 °С и окончательного спекания в вакууме при предплавильной температуре меди. Методами рентгенофазового анализа, сканирующей электронной микроскопии, испытаний на прочность при трехточечном изгибе и определения электросопротивления исследовано влияние солей меди на плотность, пористость, удельное электросопротивление и прочность композиционных материалов медь–графит. Установлено, что с увеличением содержания графита повышаются пористость и удельное электросопротивление композиционных материалов, а прочность снижается. В материалах, содержащих сульфат меди, происходит восстановление меди из соли в виде нанодисперсных частиц на поверхностях и внутри графитовых чешуек, что способствует снижению удельного электросопротивления по сравнению с композитами медь–графит без добавок солей. При добавлении ацетата меди в композиционный материал восстановление меди из соли происходит преимущественно на поверхностях частиц графита в виде микродисперсных частиц и их сростков, так как раствор ацетата меди не смачивает графит. Удельное электросопротивление при этом было несколько больше, чем у композита с сульфатом, но меньше, чем у материала без солей. Прочность на изгиб исследованных материалов при введении солей понижалась за счет повышения пористости и появления дефектов кристаллического строения графита при его интеркалировании медью.
We investigated composite materials based on electrolytic copper powder containing 1 and 5 wt. % powder of colloidal graphite the addition of trace amounts of copper sulfate and acetate. The materials were obtained through double cold pressing in a mold at a pressure of 600 MPa, intermediate sintering (annealing) in hydrogen at a temperature of 870 °C, and final sintering in vacuum at the copper premelting temperature. To analyze the influence of copper salts on the density, porosity, electrical resistivity, and strength of copper–graphite composite materials, we employed X-ray phase analysis, scanning electron microscopy, conducted strength tests in three-point bending, and determined electrical resistivity. We established that higher graphite content results in increased porosity and electrical resistivity of composite materials, along with decreased strength. In the materials containing copper sulfate, copper is reduced from the salt in the form of nanodispersed particles on the surfaces and inside graphite flakes, leading to a decrease in electrical resistivity compared to copper–graphite composites without salt additives. When copper acetate was added to the composite material, copper is reduced from the salt mainly on the surfaces of graphite particles in the form of microdispersed particles and their aggregations, as the copper acetate solution does not wet the graphite. In this case, the electrical resistivity was somewhat higher than that of the composite with sulfate but lower than that of the material without salts. The bending strength of the studied materials decreased as salts were introduced due to increased porosity and emerging defects in the crystal structure of graphite during its intercalation with copper.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.