Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya

Расширенный поиск

ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПОРОШКОВЫХ ПСЕВДОСПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ДОБАВКАМИ НАНОЧАСТИЦ ZNO И TIN

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2017-4-19-28

Полный текст:

Аннотация

Комплексные исследования материалов на основе меди Cu–ZnO (нано), Cu–TiN (нано) стандартными методами механических испытаний в сочетании с металлографическими, электронно-микроскопическими исследованиями с использованием энергодисперсионного и термического анализов позволили установить стабильные корреляционные связи между содержанием добавок наночастиц, параметрами микроструктуры и физико-механическими свойствами псевдосплавов. Разработаны и обоснованы технологические приемы повышения однородности распределения модифицирующих добавок наночастиц ZnO и TiN по объему псевдосплава, исключающие их конгломерацию. Предложены новые оригинальные способы введения наночастиц в матричный материал в виде лигатуры из Cu–Al–ZnO или медных порошков, покрытых наночастицами TiN. Высокая удельная поверхность и реакционная способность нанопорошков обеспечивают возможность снижения керамической фазы в электроконтактных материалах (до 2,0–3,0 % вместо 10–15 % в сравнении с известными коммерческими марками). В результате сохраняются на достаточно высоком уровне основные свойства, характерные для матричного материала (меди): теплои электропроводность, и, одновременно, повышается общий уровень физико-механических (твердость, прочность, износостойкость) и эксплуатационных свойств композиционных псевдосплавов. Основные характеристики композиционных материалов на основе меди: электросопротивление (ρ ~ 0,025 мкOм·м), прочность соединения с материалом контактодержателя (σ ~ 2 MПa), включения дисперсной керамической фазы – обеспечивают снижение электроэрозионного износа (до 2,5 раз) в сравнении с традиционными материалами.

Об авторах

Ю. И. Гордеев
Сибирского федерального университета (СФУ)
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры конструкторско-технологического обеспечения машиностроительных производств (КТОМП).

660041, Красноярск, пр-т Свободный, 79



А. К. Абкарян
Сибирского федерального университета (СФУ)
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроения.

660041, Красноярск, пр-т Свободный, 79



А. В. Суровцев
Сибирского федерального университета (СФУ)
Россия

Аспирант кафедры КТОМ.

660041, Красноярск, пр-т Свободный, 79



А. А. Лепешев
Красноярский научный центр СО РАН
Россия

Доктор физико-математических наук, профессор.

660036, Красноярск, Академгородок, 50/50


Список литературы

1. Гнесин Г.Г. Спеченные материалы для электротехники и электроники: Справ. изд. М.: Металлургия, 1981.

2. Braunovic M., Konchits V.V., Myshkin N.K. Electrical contacts: Fundamentals, applications, and technology. London, N.Y.: CRC Press, Teilorand Francis Group, 2007.

3. Holm H. Electric contacts. Berlin: Springer-Verlag, 2010.

4. Doducodate book of electrical contacts. Doduco GmbH — Stieglitz Verlag, Auflage, Neuauflage, 2012.

5. Zhou D., Qiu F., Wan H., Jian Q.J. Manufacture of nanosized particle-reinforced metal matrix composites // Rev. Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.). 2014. Vol. 27. No. 5. P. 798—805.

6. Slade P.G. High current contacts: A review and tutorial // Proc. 21st Intern. Conf. on electrical contacts (Sept. 2002). Zurich, Switzerland: University of Zurich, 2002. P. 413—424.

7. Ahn B.D., Kang H.S., Kim J.H., Jee S.H., Yoon Y.S., Kim D.J. Synthesis and analysis of Ag-doped ZnO // J. Appl. Phys. 2006. No. 100. P. 093701.

8. Dulin F.H., Rase D.E. Phase equilibria in the system ZnO—TiO2 // J. Amer. Ceram. Soc. 1960. Vol. 43. No. 3. P. 125—131.

9. Findik F., Uzun H. Microstructure, hardness and electrical properties of silver-based refractory contact materials // Mater. Design. 2003. No. 24. P. 489—492.

10. Shubin A.A., Sidorak A.V., Ivanov V.V. Synthesis of complex oxides CdO—ZnO—SnO2 for electrical contacts // Russ. J. Appl. Chem. 2014. Vol. 87. No. 3. P. 258—264.

11. Hemmi R., Yokomizu Y., Matsumura T. Anode-fall and cathode-fall voltages of air arc in atmosphere between silver electrodes // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. Vol. 36. P. 1097—1106.

12. Leung C., Streicher E., Fitzgerald D. Welding behavior of Ag/SnO2 contact material with microstructure and additive modifications // Proc. 50th IEEE Holm Conf. on electrical contacts and the 22nd Intern. Conf. on electrical contacts (20—24 Sept. 2004). Seattle, USA, 2004. P. 64—69.

13. Gordeev Yu.I., Zeer G.M., Zelenkova E.G., Abkaryan A.K., Surovtsev A.V., Teremov S.G., Plotnikov N.P. Prospects of nanoparticles application in contact of urban electric transport // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2012. Vol. 53. No. 4. P. 351—355.

14. Gordeev Yu.I., Abkaryan A.K., Zeer G.M., Lepeshev A.A., Zelenkova E.G. Effect of liquid-phase sintering as means of quality enhancement of pseudoalloys based on copper // IOP Conf. Ser. J. Phys. 2017. Vol. 803. P. 012050.

15. Николаева Н.С., Иванов В.В., Шубин А.А., Сидорак А.В. Электропроводность композита Ag/ZnO на основе химически осажденных смесей // Персп. материалы. 2013. No. 8. С. 68—73.

16. Zhu Y., Zhou Y. Preparation of pure ZnO nanoparticles by a simple solid-state reaction method // Appl. Phys. A. 2008. Vol. 92. Р. 275—278

17. Norton D.P., Heo Y.W., Ivill M.P. ZnO: growth, doping and processing // J. Mater. Today. 2004. Vol. 6. P. 34—40.

18. Hahn Y.B. Zinc oxide nanostructures and their applications // Korean J. Chem. Eng. 2011. Vol. 28. No. 9. P. 1797—1813.

19. Andrievski R., Glazer A. Strength of nanostructures // UFN. 2009. Vol. 179. No. 4. P. 337—358.

20. Колобов Ю.Р., Валиев Р.З. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов. Новосибирск: Наука, 2001.

21. Зеер Г.М., Зеленкова Е.Г., Белоусов О.В., Белецкий А.А., Николаев С.И., Ледяева О.Н. Электроконтактный материал на основе серебра, дисперсно упрочненный никелем, оксидами титана и цинка // Физика металлов и металловедение. 2017. Т. 118. No. 9. C. 935—940.

22. Zeer G.M. Investigation of the microstructure and properties of electrocontact silver-zinc oxide nanopowder material // Phys. Met. Metallogr. 2012. Vol. 113. No. 9. P. 902—906.

23. Gordeev Y.I., Abkaryan A.К., Binchurov A.V., Yasinsky V.B. Design and investigation of hard metal composites modified by nanoparticles // Adv. Mater. Res. 2014. Vol. 1040. P. 13—18.

24. Коршунов А.В. Размерные структурные эффекты в процессах окисления металлов. Томск: Изд-во Томск. политехн. ун-та, 2013.

25. Белошапко А.Г., Букаемский А.А., Кузьмин И.Г., Ставер А.М. Динамический синтез порошков диоксида циркония // Физика горения и взрыва. 1993. Vol. 29. No. 6. C. 111—112.

26. Ушаков А.В., Редькин В.Е., Жарков С.М., Соловьев Л.А. Влияние давления газовой смеси на свойства электродуговых порошков нитрида титана // Неорган. материалы. 2003. Vol. 39. No. 3. С. 337—341.


Для цитирования:


Гордеев Ю.И., Абкарян А.К., Суровцев А.В., Лепешев А.А. ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПОРОШКОВЫХ ПСЕВДОСПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ДОБАВКАМИ НАНОЧАСТИЦ ZNO И TIN. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2017;(4):19-28. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2017-4-19-28

For citation:


Gordeev Y.I., Abkaryan A.K., Surovtsev A.V., Lepeshev A.A. INVESTIGATION OF STRUCTURE FORMATION FEATURES AND PROPERTIES OF COPPER-BASED POWDER PSEUDOALLOYS MODIFIED BY ZnO AND TiN NANOPARTICLE ADDITIVES. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2017;(4):19-28. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2017-4-19-28

Просмотров: 180


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)