Исследование и разработка композиционных материалов на основе систем Cu-SiC и Cu-Cr, получаемых методом механического легирования
![Диссертация: Исследование и разработка композиционных материалов на основе систем Cu-SiC и Cu-Cr, получаемых методом механического легирования](https://westud.ru/work/3565174/cover.png)
Диссертация
Однако метод MJI требует больших экономических затрат, связанных с энергоемкостью процесса и сложностью технологии. Добиться снижения себестоимости материалов, произведенных данным методом, можно путем удешевления исходного сырья. В качестве исходного матричного материала вместо медного порошка можно было бы использовать медный лом и отходы, например, измельченную стружку. Однако вопрос… Читать ещё >
Содержание
- 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
- 1. 1. Медь как основа электротехнических материалов
- 1. 2. Материалы для разрывных электрических контактов
- 1. 3. Дисперсноупрочненные композиционные материалы 13 1.3.1 Методы получения дисперсноупрочненных КМ
- 1. 4. Механическое легирование (МЛ)
- 1. 4. 1. Процессы, протекающие при МЛ
- 1. 4. 2. Способы получения компактных полуфабрикатов КМ после МЛ
- 1. 5. Дисперсноупрочненные КМ на основе меди, полученные методом МЛ
- 1. 5. 1. КМ на основе системы Cu-Cr
- 1. 5. 2. КМ на основе системы Cu-Cr-Nb
- 1. 5. 3. КМ на основе системы Cu-SiC
- 2. 1. Материалы — объекты исследования
- 2. 2. Исходные материалы
- 2. 3. Обработка порошковых смесей в планетарном активаторе
- 2. 4. Получение компактных образцов
- 2. 5. Исследование структуры и свойств
- 2. 5. 1. Структурные исследования
- 2. 5. 2. Микрорентгеноспектральный анализ
- 2. 5. 3. Рентгеноструктурный анализ
- 2. 5. 3. 1. Оценка размера областей когерентного рассеивания (ОКР) и величины микродеформаций (МКД)
- 2. 5. 3. 2. Оценка периода решетки медного твердого раствора
- 2. 5. 4. Определение линейного коэффициента термического расширения (КТР)
- 2. 5. 5. Определение удельной электрической проводимости
- 2. 5. 6. Определение микротвердости, твердости и длительной твердости
- 2. 5. 7. Испытания на износостойкость
- 2. 5. 8. Испытания на потерю массы при воздействии электрической дуги — показателя дугостойкости
- 2. 5. 9. Определение плотности консолидированных образцов КМ
- 2. 5. 10. Определение гранулометрического состава гранул КМ
- 3. 1. Исследование влияния доли упрочняющих частиц и времени обработки в планетарном активаторе на структуру KM Cu-SiC
- 3. 2. Влияние продолжительности МЛ на параметры субструктуры меди в KM Си-SiC с различным содержанием упрочняющей фазы
- 3. 3. Исследование влияния продолжительности МЛ и содержания карбида кремния на свойства KM Cu-SiC
- 3. 4. Разработка рекомендаций по составу KM Cu-SiC и режимам получения изделий из него для последующего внедрения
- 4. 1. Формирование структуры KM Cu-50%Cr в процессе МЛ
- 4. 2. Зависимость твердости и электропроводности KM Cu-50%Cr от времени обработки в планетарном активаторе
- 4. 3. Исследование возможности повышения электропроводности KM Cu-Cr путем перехода к тройной системе Cu-Cr-Nb
- 4. 3. 1. KM Cu-15%Cr-15%Nb, полученный совместной высокоэнергетической обработкой исходных компонентов (Cu+Cr+Nb)
- 4. 3. 2. KM Cu-30%(Nb+Cr), полученный с применением предварительно измельченной порошковой смеси Nb-50%Cr
- 4. 3. 3. Исследование поведения лигатуры Nb-50%Cr в процессе МЛ и после последующего отжига
- 4. 3. 4. Структура и свойства KM Cu-30%(NbCr2+Cr), полученного с использованием механически и термически активированной лигатуры Nb-50%Cr
- 4. 4. Характеристики сопротивляемости KM Cu-50%Cr воздействию электрической дуги и износу
- 4. 5. Оценка стабильности структуры и свойств KM Cu-50%Cr при термическом воздействии
- 4. 6. Разработка, опробование и внедрение KM Cu-50%Cr, а также разработка технологического процесса изготовления дугостойких контактов из него
Список литературы
- Смирягин А. П., Смирягина Н. А., Белова А. В. Промышленные цветные металлы и сплавы. М.: Металлургия, 1974.
- Колачев Б. А., Ливанов В. А., Елагин В. И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: МИСИС, 1999.
- К. G. К. Warrier, Р. К. Rohatgi. Mechanical, Electrical, and Electrical Contact Properties of Си ТЮ2 Composites // Powder Metallurgy, 1986, vol. 29, No. 1, pp. 65 — 69.
- Журавлева JI.В. Электроматериаловедение. -M.: ПрофОбрИздат, 2001.
- Электротехнический справочник: в 4 т. Т. 1: Общие вопросы. Электротехнические материалы / Под общ. ред. Герасимова В. Г. 8-е изд., испр. и доп. — М.: Изд-во МЭИ, 1995.
- Электрические контакты и электроды: Сб. науч. тр. / НАН Украины, ин-т пробл. Материаловедения им И.Н. Францевича- Под общ. ред. Минакова Р. В. Киев, 1996.
- Порошковая металлургия и напыленные покрытия / Под ред. Митина Б. С. М.: Металлургия, 1987.
- Карпинос Д. М., Тучинский Л. И., Вишняков Л. Р. Новые композиционные материалы. Киев: Вища школа, 1977.
- Сайфуллин Р.С. Неорганические композиционные материалы. М.: Химия, 1983.
- Современные композиционные материалы / Под ред. Браутмана Л., Крока Р. Пер с англ. М.: Мир, 1970.
- Физическое металловедение: В 3-х т. / Под ред. Кана Р. У., Хаазена П. Т.2: Фазовые превращения в металлах и сплавах и сплавы с особыми физическими свойствами: Пер. с англ. М.: Металлургия, 1987.
- Композиционные материалы с металлической матрицей / Под ред. Крейдера К. М: Машиностроение, 1978.
- Портной К.И., Бабич Б. Н. Дисперсноупрочненные материалы. М.: Металлургия, 1974.
- Suryanarayana С. Mechanical alloying and milling // Progress in Materials Science, 2001, vol. 46, pp.1−184.
- R.Sundaresan, F.H.Froes. Mechanical alloying // Journal of metals, 1987, No. 8, pp. 22 27.
- Молчанов В.И., Селезнева О. Г., Жирнов Е. Н. Активация минералов при измельчении.-М.: Недра, 1988.
- J. S. Benjamin, Т. E. Volin. The Mechanism of Mechanical Alloying // Metallurgical Transactions, 1974, vol. 5, pp. 1929 1934.
- Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. Новосибирск: Наука, 1986.
- L.Lii, М.О. Lai. Mechanical Alloying / Boston: Kluwer Academic Publishers, 1998.
- Benjamin J.S. Dispersion strengthened superalloy by mechanical alloying // Metallurgical Transactions A, 1970, vol. l, No. 10, pp. 2943 -2951.
- Хайнике Г. Трибохимия: Пер. с англ. М.: Мир, 1987.
- Бутягин П.Ю. Разупрочнение структуры и механические реакции в твердых телах // Успехи химии. 1984. — Т. 53. — № 11. — С. 1769 — 1788.
- Штремель М.А. Об участии диффузии в процессах механического легирования // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. — № 8. — С. 10−12.
- D.G. Morris, М.А. Morris. Microstructure and Strength of Nanocrystalline Copper Alloy Prepared by Mechanical Alloying // Acta Metallurgica et Materialia, 1991, vol. 39, No. 8, pp. 1763- 1770.
- L.K. Tan, Y. Li, S.C. Ng, L. Lu. Structures, properties and responses to heat treatment of Cu-Y alloys prepared by mechanical alloying // Journal of Alloys and Compounds, 1998, vol. 278, pp. 201−208.
- J.C. de Lima, D.M. Trichas, V.H.F. dos Santos, T.A. Grandi. Formation of y-CU67AI33 alloy by mechanical alloying // Journal of Alloys and Compounds, 1999, vol. 282, pp. 258−260.
- Hyun-Goo Kim, K. Sumiyama, K. Suzuki. Formation and thermal stability of nanocrystalline Cu-Ti-Ni prepared by mechanical alloying // Journal of Alloys and Compounds, 1996, vol. 239, pp. 88−93.
- S. Li, K. Wang, L. Sun, Z. Wang. A simple model for the refinement of nanocrystalline grain size during ball milling// Scripta Metallurgica et Materialia, 1992, vol. 27, pp. 437 — 442.
- Золоторевский B.C. Механические свойства металлов. M.: МИСИС, 1998.
- Enhong Zhou, С. Suryanarayana, F.H. (Sam) Froes. Effect of premilling elemental powders on solid solubility extension of magnesium in titanium by mechanical alloying // Materials Letters, 1995, vol. 23, pp. 27−31.
- J. G. Cabanas-Moreno, V. M. Lopez-Hirata. Copper- and Cobalt-Alloys Made by Mechanical Alloying // Materials Transactions, JIM, 1995, vol. 36, No. 2, pp. 218 227.
- D.Y. Ying, D.L. Zhang. Solid-state reactions between Cu and A1 during mechanical alloying and heat treatment // Journal of Alloys and Compounds, 2000, vol. 311, pp. 275 282.
- E. Botcharova, M. Heilmaier, J. Freudenberger, G. Drew, D. Kudashow, U. Martin, L. Schultz. Supersaturated solid solution of niobium in copper by mechanical alloying // Journal of Alloys and Compounds, 2003, vol. 351, pp. 119 125.
- M. A. Morris, D. G. Morris. Ball-milling of elemental powders compound formation and/or amorphization // Journal of Material Science, 1991, vol. 26, pp. 4687 — 4696.
- M. A. Morris, D. G. Morris. Competition between amorphous or intermetallic phase formation during ball-milling // Colloque de physique, 1990, Colloque C4, suppl. 14, vol. 51, pp. 211−217.
- M. Schanzer, H. Mehrer. Amorphization of Nb-TM systems by mechanical alloying of the pure metals // Colloque de physique, 1990, Colloque C4, suppl. 14, vol. 51, pp. 87 93.
- M. A. Morris, D. G. Morris. «Microstructural Refinement and Associated Strength of Copper Alloys Obtained by Mechanical Alloying.» Materials Science and Engineering, 115−127, 1989.
- E. Botcharova, J. Freudenberger, L. Schultz. Cu-Nb alloys prepared by mechanical alloying and subsequent heat treatment // Journal of Alloys and Compounds, 2004, vol. 365, pp. 157- 163.
- Скаков Ю.А. Высокоэнергетическая холодная пластическая деформация, диффузия и механохимический синтез // Металловедение и термическая обработка металлов -2004.-№ 4.-С. 3- 11.
- И.И. Новиков. Теория термической обработки металов. М.: Металлургия, 1986.
- D. Kudashov. Oxiddispersionsgehartete Kupferlegierungen mit nanoskaligem Ge-flige: Dis.. Dr.-Ing. Freiberg, 2002.
- D. G. Morris, M. A. Morris. Mechanical Alloying of Copper BCC Element Mixtures // Scripta Metallurgica et Materialia, 1990, vol. 24, pp. 1701 — 1706.
- J. Naser, W. Riehemann, H. Ferkel. Dispersion hardening of metals by nanoscaled ceramic powders // Materials Science and Engineering, 1997, vol. A234 236, pp. 467 — 469.
- C. Biselli, D. G. Morris, N. Randall. Mechanical Alloying of High-Strength Copper Alloys Containing TiB2 and AI2O3 Dispersoid Particles // Scripta Metallurgica et Materialia, 1994, vol. 30, No. 10, pp. 1327 1332.
- S.J. Dong, Y. Zhou, Y.W. Shi, B.H. Chang. Formation of a TiB2-Reinforced Copper-Based Composite by Mechanical Alloying and Hot Pressing // Metallurgical and Materials Transactions A, 2002, vol. 33A, pp. 1275 1280.
- Технология вторичных цветных металлов / Под ред. Худякова И. Ф. М.: Металлургия, 1981.
- Кипарисов С.С. Использование вторичных металлов в качестве сырья для получения порошков и порошковых изделий // Порошковая металлургия. 1985. -№ 10.
- Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В 3 т.: Т.2 Под общ. ред. Н. П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1997.
- Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов: Справочник: В 2 т.: Т.1 / Пер. с англ. М.: Металлургиздат, 1962.
- Применение композиционных материалов в электротехнике. Аналитическая справка.-М.: Информэнерго, 1989.
- U.S. Patent No. 5 972 068, С22 Cl/04. Contact material for vacuum valve / S. Tsu-neyo, Y. Atsushi, K. Takashi, O. Tsutomu. October 26, 1999.
- U.S. Patent No. 6 350 294, C22 Cl/05. Powder-metallurgically produced composite material and method for its production / G. Renner, U. Siefken. February 26,2002.
- DE Patent No. 3 226 604, C22 Cl/04. Verfahren zum Herstellen eines Verbund-werkstoffes auf Cr-Cu-Basis fur Mittelspannungs-Vakuum-Leistungsschalter / H. Kippenberg, H. Hapsler. Januar 19,1984.
- DE Patent No. 3 347 550, C22 Cl/04. Verbundwerkstoff aus Chrom und Kupfer, Verfahren zu dessen Herstellung sowie Formteilkontaktstuck aus diesem Werkstoff / H. Schreiner. -Juli 11, 1985.
- Чердынцев В. В. Фазообразование в системах Fe-Mn, Fe-Ni, Fe-Co, Fe-Cu, Cu-Cr при механическом сплавлении: Дис. канд. техн. наук. -М., 2000.
- Y. Ogino, Т. Yamasaki, S. Murayama. J. R. Sakai. Non-equilibrium phases formed by mechanical alloying of Cr-Cu alloys // Journal of Non-Crystalline Solids, 1990, vol. 117 -118, pp. 737−740.
- Y. Ogino, S. Murayama, T. Yamasaki. Influence of milling atmosphere on amorphi-zation of chromium and Cr-Cu powders by ball milling // Journal of the Less-Common Metals, 1991, vol. 168, pp. 221 -235.
- Gerasimov K.B., Mytnichenko S.V., Pavlov S.V., Chernov V.A., Nikitenko S.G. Structural study of mechanically alloyed СизоСг70 by anomalous X-ray diffraction and EXAFS-spectroscopy // Journal of Alloys and Compounds, 1997, vol. 252, pp. 179 183.
- Захаров М.В., Захаров A.M. Жаропрочные сплавы. М.: Металлургия, 1972.
- Осинцев О.Е., Федоров В. Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник. М.: Машиностроение, 2004.
- Двойные и многокомпонентные системы на основе меди / Под ред. Абрикосова Н. Х.-М.: Наука, 1979.
- Николаев А. К. Новиков А.И., Розенберг В. М. Хромовые бронзы. М.: Металлургия, 1983.
- U.S. Patent No. 4 737 340, С22 С1/04. High performance metal alloys / B. Dolgin. -April 12, 1988.
- M.A. Morris. Composition and structure variations during mechanical alloying to produce the intermetallic C^Nb // Journal of Material Science, 1991, vol. 26, No. 5, pp. 1157 -1164.
- Эллиот Р.П. Структуры двойных сплавов: Справочник: В 2 т. Т.1: Пер. с англ. -М.: Металлургия, 1970.
- Мальцев М.В., Байков А. И., Соловьев В. Я. Технология производства ниобия и его сплавов. М.: Металлургия, 1966.
- K.R. Anderson, J.R. Groza, D.G. Ulmer. Microstructural Refinement and Strengthening of Cu-4Cr-2Nb Alloy by Mechanical Milling // Scripta Materialia, 1997, vol. 37, No. 2, pp. 179- 185.
- U.S. Patent No. 5 889 220, B22 F9/00. Copper-tungsten alloys and their manufacturing methods / N. Akiyoshi, K. Nakada, K. Koda, H. Yamabe, M. Nakayama. March 30, 1999.
- U.S. Patent No. 5 686 676, C22 C27/04. Process for making improved copper/tungsten composites / D. E. Jech, J. L. Sepulveda. November 11, 1997.
- Косолопова Т.Я. Карбиды. M.: Металлургия, 1968.
- Неметаллические тугоплавкие соединения / Косолопова Т. Я., Андреева Т. В., Бартницкая Т. С. и др. М.: Металлургия, 1985.
- S.F. Moustafa, Z. Abdel-Hamid, A.M. Abd-Elhay. Copper matrix SiC and AI2O3 particulate by powder metallurgy technique // Materials Letters, 2002, vol. 53, pp. 244 249.
- Kudaschov D.V., Aksenov A.A., Klemm V., Martin U., Oettel H., Portnoy V.K., Zolotorevskii V.S. Microstructure Formations in Copper Silicon Carbide Composites During
- Mechanical Alloying in a Planetary Mill // Werkstoffwisenschaft und Werkstofftechnogie, 2000, vol. 31, pp. 1048- 1055.
- Солонин A.H. Исследование и разработка композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов, полученных методом механического легирования: Дис.. канд. техн. наук. М., 2004.
- Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Уманский Я. С., Скаков Ю. А., Иванов А. Н., Расторгуев J1.H. М.: Металлургия, 1982.
- Горелик С.С., Скаков Ю. А., Расторгуев JI.H. Рентгенографический и электронно-оптический анализ: Учеб. пособие для вузов, 3-е изд. доп. и перераб. — М.: МИСиС, 1994.
- Лившиц Б.Г., Крапошин B.C., Липецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980.
- J Kovacik, J. Bielekf. Electrical conductivity of Cu/graphite composite material as a function of structural characteristics // Scripta Materialia, 1996, vol. 35, No. 2, pp. 151 156.
- J Kovacik. Electrical conductivity of two-phase composite material // Scripta Materialia, 1998, vol. 39, No. 2, pp. 153 157.
- Композиционные материалы. Поверхности раздела в металлических композитах / Под ред. А. Меткалфа. М.: Мир, 1978.
- Новиков И.И., Розин К. М. Кристаллография и дефекты кристаллической решетки. М.: Металлургия, 1990.
- Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. 3-е изд. — М.: Металлургия, 1970.
- Е.Н. Sondheimer. The Mean Free Path of Electrons in Metals // Advance of Physics, 1952, vol. 1, No. 1, pp.1 -43.
- Pearson W.B. The Handbook of lattice spacings and structures of metals and alloys. -NY.: PergamonPress, 1967.
- Физическое металловедение: В 3-х т. / Под ред. Кана Р. У. Т.1: Атомное строение металлов и сплавов: Пер. с англ. М.: Мир, 1967.
- Дж. Займан. Электроны и фононы. Теория явлений переноса в твердых телах: Пер. с англ. М.: ИЛ, 1962.