Влияние добавок хрома на структуру, свойства и адгезию медной связки к алмазу
https://doi.org/10.17073/1997-308X-2022-1-43-48
Аннотация
Исследовано влияние добавок хрома на структуру, механические свойства и адгезию сплавов, предназначенных для использования в качестве связки металлоалмазных композитов. Порошковые смеси Cu–Cr были получены методом высокоэнергетической механической обработки в планетарной центробежной мельнице. Такая обработка позволила получить двухфазные порошки в системе Cu–Cr с равномерно распределенными субмикронными частицами Cr. Компактные образцы состава Cu–Х%Cr (где Х = 10, 30 и 50 %) были получены методом горячего прессования. Установлено, что максимальными механическими свойствами обладали компактные образцы состава Cu—30%Cr (в 9 раз выше, чем у чистой меди). В этих сплавах реализуется упрочнение по механизму Холла–Петча. Полученные сплавы имеют однородную ультрамелкодисперсную структуру, за счет чего достигаются высокие значения предела прочности при изгибе (2330 МПа). Введение хрома в медную связку позволяет существенно повысить ее адгезию к алмазу в металлоалмазных композитах за счет химического взаимодействия хрома, находящегося в составе связки, с углеродом алмаза с образованием карбида Cr3C2.
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта № 17-79-20384.
Об авторах
П. А. Логинов
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСИС»
Россия
Россия
канд. техн. наук, ст. науч. сотр. лаборатории «In situ диагностика структурных превращений»
119991, г. Москва, Ленинский пр-т, 4
Г. М. Марков
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСИС»
Россия
Россия
мл. науч. сотр. лаборатории «In situ диагностика структурных превращений»
г. Москва
С. И. Рупасов
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСИС»
Россия
Россия
вед. эксперт научного проекта Научно-учебного центра СВС
г. Москва
Список литературы
1. Stoessel C.H., Withers J.C., Pan C., Wallace D., Loutfy R.O. Improved hollow cathode magnetron deposition for producing high thermal conductivity graphite-copper composite. Surf. Coat. Technol. 1995. Vol. 76–77. P. 640–644.
2. Chung D.D.L. Materials for thermal conduction. Appl. Therm. Eng. 2001. Vol. 21. Iss. 16. P. 1593–1605.
3. Yoshida K., Morigami H., Awaji T., Nakai T. Thermal properties of new composites of diamond and copper. P. Soc. Photo-Opt. Ins. 2002. Vol. 4931. P. 721–726.
4. Medeliene V., Stankevĭc V., Bikulčius G. The influence of artificial diamond additions on the formation and properties of an electroplated copper metal matrix coating. Surf. Coat. Technol. 2003. Vol. 168. Iss. 2–3. P. 161–168.
5. Yoshida K., Morigami H. Thermal properties of diamond/ copper composite material. Microelectron. Reliab. 2004. Vol. 44. Iss. 2. P. 303–308.
6. Schubert Th., Trindade B., Weißgärber T., Kieback B. Interfacial design of Cu-based composites prepared by powder metallurgy for heat sink applications. Mat. Sci. Eng. A-Struct. 2008. Vol. 475. Iss. 1–2. P. 39–44.
7. Schubert T., Ciupiński Ł., Zieliński W., Michalski A., Weiß- gärber T., Kieback B. Interfacial characterization of Cu/ diamond composites prepared by powder metallurgy for heat sink applications. Scripta Mater. 2008. Vol. 58. Iss. 4. P. 263–266.
8. Abyzov A.M., Shakhov F.M., Averkin A.I., Nikolaev V.I. Mechanical properties of a diamond–copper composite with high thermal conductivity. Mater. Design. 2015. Vol. 87. P. 527–539.
9. Ukhina A.V., Dudina D.V., Esikov M.A., Samoshkin D.A., Stankus S.V., Skovorodin I.N., Galashov E.N., Bokhonov B.B. The influence of morphology and composition of metal–carbide coatings deposited on the diamond surface on the properties of copper–diamond composites. Surf. Coat. Technol. 2020. Vol. 401. Paper 126272.
10. Ukhina A.V., Dudina D.V., Samoshkin D.A., Galashov E.N., Skovorodin I.N., Bokhonov B.B. Effect of the surface modification of synthetic diamond with nickel or tungsten on the properties of copper–diamond composites. Inorg. Mater. 2018. Vol. 54. Iss. 5. P. 426–433.
11. Wu Y., Luo J., Wang Y., Wang G., Wang H., Yang Z., Ding G. Critical effect and enhanced thermal conductivity of Cu-diamond composites reinforced with various diamond prepared by composite electroplating. Ceram. Int. 2019. Vol. 45. Iss. 10. P. 13225–13234.
12. Cho H.J., Yan D., Tam J., Erb U. Effects of diamond particle size on the formation of copper matrix and the thermal transport properties in electrodeposited copperdiamond composite materials. J. Alloys Compd. 2019. Vol. 791. P. 1128–1137.
13. Jia S.Q., Yang F. High thermal conductive copper/diamond composites: state of the art. J. Mater. Sci. 2021. Vol. 56. P. 2241–2274.
14. Cho H.J., Kim Y.-J., Erb U. Thermal conductivity of copper-diamond composite materials produced by electrodeposition and the effect of TiC coatings on diamond particles. Compos. Part B. Eng. 2018. Vol. 155. P. 197–203.
15. Vincent C., Silvain J.F., Heintz J.M., Chandra N. Effect of porosity on the thermal conductivity of copper processed by powder metallurgy. J. Phys. Chem. Solids. 2012. Vol. 73. Iss. 3. P. 499–504.
16. Jhong Y.-S., Hsieh M.-C., Lin S.-J. Effect of Ag/Cu matrix composition on thermal properties of diamond/Ag/ Cu–Ti composites fabricated by pressureless sintering. Mater. Lett. 2019. Vol. 254. P. 316–319.
17. Xie Z., Guo H., Zhang X., Huang S., Xie H., Mi X. Tailoring the thermal and mechanical properties of diamond/Cu composites by interface regulation of Cr alloying. Diam. Relat. Mater. 2021. Vol. 114. Paper 108309.
18. Wang L., Li J., Bai G., Li N., Wang X., Zhang H., Wang J., Kim M.J. Interfacial structure evolution and thermal conductivity of Cu-Zr/diamond composites prepared by gas pressure infiltration. J. Alloys Compd. 2019. Vol. 781. P. 800-809.
19. Ekimov E.A., Suetin N.V., Popovich A.F., Ralchenko V.G. Thermal conductivity of diamond composites sintered under high pressures. Diam. Relat. Mater. 2008. Vol. 17. Iss. 4–5. P. 838–843.
20. Loginov P.A.,Vorotilo S., Sidorenko D.A., Lopatina Y.V., Okubayev A., Shvyndina N.V., Levashov E.A. Influence of Ti and TiH2 additives on the structure and properties of copper alloys for diamond cutting tools. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2020. Vol. 61. Iss. 4. P. 429–435.
21. Suryanarayana C. Mechanical alloying and milling. Prog. Mater. Sci. 2001. Vol. 46. Iss. 1–2. P. 1–184.
22. Loginov P.A., Zhassay U.A., Bychkova M.Y., Petrzhik M.I., Mukanov S.K., Sidorenko D.A., Orekhov A.S., Rupasov S.I, Levashov E.A. Chromium-doped Fe–Co–Ni binders for diamond cutting tools: The features of the structure, mechanical properties, and adhesion to diamond. Int. J. Refract. Met. H. 2020. Vol. 92. Paper 105289.
Рецензия
Для цитирования:
Логинов П.А., Марков Г.М., Рупасов С.И. Влияние добавок хрома на структуру, свойства и адгезию медной связки к алмазу. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2022;(1):43-48. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2022-1-43-48
For citation:
Loginov P.A., Markov G.M., Rupasov S.I. Effect of chromium addition on the copper binder structure, properties and adhesion to diamond. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya). 2022;(1):43-48. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2022-1-43-48
Просмотров:
403
Послать статью по эл. почте 