Исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди

Исследовано влияние условий спекания механоактивированных в высокоэнергетической мельнице порошков на основе сплава Cu—Ti—Al на их технологические свойства и морфологию. Показано, что технологическая схема, которая включает: прессование при 200 МПа, спекание в водороде при температуре 800 °С 1 ч,...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2014
Main Authors:	Власова, О.В., Баглюк, Г.А.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2014
Series:	Электрические контакты и электроды
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103989
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди / О.В. Власова, Г.А. Баглюк // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 90-96. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-103989
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1039892025-02-10T00:51:54Z Исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди Дослідження умов спікання механоактивованих порошків на основі міді Study sintering conditions of mechanically activated powders based on copper Власова, О.В. Баглюк, Г.А. Исследовано влияние условий спекания механоактивированных в высокоэнергетической мельнице порошков на основе сплава Cu—Ti—Al на их технологические свойства и морфологию. Показано, что технологическая схема, которая включает: прессование при 200 МПа, спекание в водороде при температуре 800 °С 1 ч, допрессовку при 700 МПа и спекание при 950 °С, позволяет получить образцы с относительной пористостью до 6%. В результате спекания образуется твердый раствор на основе меди с включениями оксидов титана. Досліджено вплив умов спікання механоактивованих в високоенергетичному млині порошків на основі сплаву Cu—Ti—Al на їх технологічні властивості і морфологію. Показано, що технологічна схема, яка включає пресування при 200 МПа, спікання у водні при температурі 800 °С 1 год, допресовку при 700 МПа і спікання при 950 °С, дозволяє отримати зразки з відносною пористістю до 6%. В результаті спікання утворюється твердий розчин на основі міді з включеннями оксидів титану. Studied the effect of sintering conditions mechanically activated in a high energy mill based powder alloy Cu—Ti—Al on the technological properties and morphology of the powders. It is shown that the process scheme which includes: pressing at 200 MPa and sintered in hydrogen at a temperature of 800 °C 1 h, pressing at 700 MPa and sintering at 950 °C, allows to obtain samples having a relative porosity of up to 6%. As a result of sintering the solid solution based on copper with titanium oxides. 2014 Article Исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди / О.В. Власова, Г.А. Баглюк // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 90-96. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 2311-0627 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103989 621.762 ru Электрические контакты и электроды application/pdf Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Исследовано влияние условий спекания механоактивированных в высокоэнергетической мельнице порошков на основе сплава Cu—Ti—Al на их технологические свойства и морфологию. Показано, что технологическая схема, которая включает: прессование при 200 МПа, спекание в водороде при температуре 800 °С 1 ч, допрессовку при 700 МПа и спекание при 950 °С, позволяет получить образцы с относительной пористостью до 6%. В результате спекания образуется твердый раствор на основе меди с включениями оксидов титана.
format	Article
author	Власова, О.В. Баглюк, Г.А.
spellingShingle	Власова, О.В. Баглюк, Г.А. Исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди Электрические контакты и электроды
author_facet	Власова, О.В. Баглюк, Г.А.
author_sort	Власова, О.В.
title	Исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди
title_short	Исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди
title_full	Исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди
title_fullStr	Исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди
title_full_unstemmed	Исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди
title_sort	исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди
publisher	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
publishDate	2014
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103989
citation_txt	Исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди / О.В. Власова, Г.А. Баглюк // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 90-96. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series	Электрические контакты и электроды
work_keys_str_mv	AT vlasovaov issledovanieusloviispekaniâmehanoaktivirovannyhporoškovnaosnovemedi AT baglûkga issledovanieusloviispekaniâmehanoaktivirovannyhporoškovnaosnovemedi AT vlasovaov doslídžennâumovspíkannâmehanoaktivovanihporoškívnaosnovímídí AT baglûkga doslídžennâumovspíkannâmehanoaktivovanihporoškívnaosnovímídí AT vlasovaov studysinteringconditionsofmechanicallyactivatedpowdersbasedoncopper AT baglûkga studysinteringconditionsofmechanicallyactivatedpowdersbasedoncopper
first_indexed	2025-12-02T07:28:53Z
last_indexed	2025-12-02T07:28:53Z
_version_	1850380683415912448
fulltext	90 УДК 621.762 Исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди О. В. Власова, Г. А. Баглюк Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, Киев, е-mail: panasyuk@ipms.kiev.ua Исследовано влияние условий спекания механоактивированных в высоко- энергетической мельнице порошков на основе сплава Cu—Ti—Al на их технологические свойства и морфологию. Показано, что технологическая схема, которая включает: прессование при 200 МПа, спекание в водороде при температуре 800 оС 1 ч, допрессовку при 700 МПа и спекание при 950 оС, позволяет получить образцы с относительной пористостью до 6%. В резуль- тате спекания образуется твердый раствор на основе меди с включениями оксидов титана. Ключевые слова: порошки, механоактивация, спекание, медь, алюминий, титан. Введение В качестве электродов широко применяются материалы на основе меди. С целью повышения физико-механических, технологических и прочностных свойств электродные материалы легируют различными элементами. Легирующие добавки способствуют образованию оксидных пленок на металле электродов и повышению жаростойкости [1—3]. Особенно это важно для материалов электродов при точечной и роликовой сварке алюминия и его сплавов. Перенос меди на поверхность деталей вызывает их интенсивную коррозию, а загрязнение электродов алюминием приводит к необходимости частых зачисток, снижению производительности и большому расходу материала электродов. При сварке легких сплавов наличие неравномерной пленки оксидов на контактирующих поверхностях является и причиной неправильной формы ядра сварных точек. Введение в состав электродных сплавов элементов, которые обеспечивают сравнительно длительную работу без так называемого прилипания электродов к поверхности деталей, весьма существенно. Служебные свойства электродных материалов также повышают, используя холодную деформацию, термодинамическую обработку. Метод высокоэнергетического механического воздействия на порошковые смеси позволяет не только производить их измельчение и механоактивацию, но в некоторых случаях и механическое легирование и механохимический синтез [4—8]. Известны разные конструкции размольного оборудования, позволяющие осуществить механоактивацию порошковых материалов — это шаровые и планетарные мельницы, дробилки, измельчительные комплексы, вибрационные грохота и др. Цель данной работы — исследовать условия спекания материала, полученного из механоактивированных в вибрационной мельнице оригинальной конструкции порошков на основе меди. © О. В. Власова, Г. А. Баглюк, 2014 mailto:panasyuk@ipms.kiev.ua 91 Экспериментальная часть Для исследований использована усовершенствованная вибрационная мельница оригинальной конструкции (рис. 1), отличающаяся изменениями в конструкции вибровозбудителя и схеме расположения помольных камер, в результате чего обеспечивается повышение интенсивности измельчения и производительности, а также уменьшение вибрационных нагрузок на основание [9, 10]. Конструкция вибрационной мельницы позволяет при работе реализовать двойные ударные нагрузки о стенки камеры за каждый цикл колебаний, которые значительно увеличивают энергию соударения рабочих тел, обеспечивая при этом существенную интенсификацию размола, повышая эффективность вибрационной мельницы и его коэффициент полезного действия. Размольными телами служили шары из стали ШХ15 диаметром 5—7 мм при соотношении масс шаров и размалываемого порошка 9 : 1. Для получения дисперсно-упрочненного сплава на основе системы Cu—Ti—Al в качестве исходных порошков использовали порошки меди марки ПМС-1 дисперсностью 10—20 мкм, титана марки ПТЭМ-1 дис- персностью 20 мкм и алюминия марки ПА-4 дисперсностью 30—40 мкм. Механоактивацию исходных порошков в усовершенствованной вибрационной мельнице оригинальной конструкции (рис. 1) проводили в течение 15 и 30 мин при максимальной скорости вращения вала. Результаты и их обсуждение С целью определения возможности повышения реакционной способности порошковой смеси исследовали влияние режимов и времени совместной механоактивации смеси состава Cu—1% Ti—1% Al на техно- логические характеристики получаемых порошков, их морфологию и удельную поверхность, изменение фазового состава смеси, распределение алюминия и титана в спеченном материале, усадку при спекании. Рентге- нофазовый анализ полученных порошков проводили на дифрактометре ДРОН с использованием CuKα-излучения, морфологию поверхности и распределение компонентов в механоактивированных частицах изучали Рис. 1. Схема вибра- ционной мельницы: 1 — рама; 2 — упругая опора; 3 — помольная камера; 4, 5 — эксцентриковое кольцо; 6 — подшипник; 7 — внешнее кольцо; 8 — штанга; 9, 10 — передний и задний фланцы; 11 — упругая подвеска. 92 а б в г Рис. 2. Морфология поверхности смеси порошков до (а, б) и после механоактивации в течение 15 (в) и 30 мин (г). на оптическом растровом электронном микроскопе марки Superprobe-733 фирмы "JEOL". Морфология поверхности исходных и механоактивиро- ванных порошков приведена на рис. 2. Электронно-микроскопическое исследование морфологических пре- вращений в процессе совместной механоактивации порошков состава Cu— 1% Ti—1% Al показало, что в начальный момент (в пределах до 15 мин) происходит разрушение агломератов порошка меди (рис. 2, а) и алюминия (рис. 2, б) и их наклеп (рис. 2, в). Это приводит к увеличению полной удельной поверхности порошков. Одновременно проходит распределение и контактирование порошков между собой. При дальнейшем увеличении времени механоактивации (до 30 мин) (рис. 2. г) наблюдается дробление конгломератов исходных порошков меди и алюминия дисперсными "жесткими" частицами титана, возрастают площадь их контакта и концентрация неравновесных дефектов на вновь образуемой поверхности. По данным рентгенофазового анализа исходной и механоактивиро- ванной смесей порошков, проведенного на дифрактометре ДРОН с использованием CuKα-излучения, в результате маханоактивации образу- ется твердый раствор на основе меди. При сравнении параметров решеток и характера дифракционных отражений установлено, что вследствие механоактивации в течение 30 мин период кристаллической решетки меди увеличивается с 0,3609 до 0,3626 нм. Средний размер частиц составляет 10 мкм после механоактивации в течение 15 мин и менее 5 мкм — после 30 мин. На рис. 3 представлены результаты исследования прессуемости механоактивированного порошка Cu—Ti—Al. Поскольку относительная пористость при давлении прессования 700 МПа и усилие выталкивания 93 20 25 30 35 40 45 100 200 300 400 500 600 700 800 Давление прессования, МПа О тн ос ит ел ьн ая п ор ис то ст ь, % 0 10 20 30 40 50 60 0 100 200 300 400 500 600 700 Давлениее прессования, МПа У си ли е вы та лк ив ан ия , М П а а б Рис. 3. Зависимости относительной пористости образцов (а) и усилия выталкивания (б) от давления прессования. достаточно высоки, опытные образцы получали двойным прессованием и спеканием. Образцы прессовали при давлении 200 МПа, спекали в водороде при температуре 800 оС в течение одного часа и допрессовывали при 700 МПа. Изменение относительной пористости образцов из механоактивированного порошка в зависимости от температуры спекания в вакууме в диапазоне 850—1000 оС в течение 1 ч представлено на рис. 4. Как видно на рисунке, выбранная технологическая схема позволяет получить образцы с относительной пористостью до 6%. Распределение компонентов в спеченных образцах, полученных на основе механоактивированных порошков, изучали на оптическом растро- вом электронном микроскопе Superprobe-733 фирмы "JEOL" (рис. 5). Полученные результаты свидетельствуют о том, что алюминий (рис. 5, б) равномерно распределяется в медной матрице, в отличие от титана (рис. 5, а). Проведение реакции взаимодействия в системе Cu—Al—Ti—O в равновесных условиях должно сопровождаться образованием оксида алюминия Al2O3, как наиболее термодинамически стойкого соединения (энергия Гиббса 1582,0 кДж/моль). Процесс механоактивации является неравновесным, поэтому в результате из всех термодинамически возможных в первую очередь реализуется реакция, имеющая наибольшую скорость [11, 12]. Частицы алюминия в системе Cu—Al—Ti—O подверга- ются кислородной и нитридной пассивации, а частицы титана выступают в качестве гетера, образуя при 25 оС оксиды и субоксиды — дискретные соединения гомологического ряда TinO2n-1 (n = 4—10) (фазы Магнелли). В таблице приведены термодинамические свойства этих соединений [13, 14]. Как следует из таблицы, образование оксидов титана, энергия Гиббса которых выше 1582 кДж/моль, является термодинамически более выгодным, чем образование оксида алюминия. Таким образом, в результате прессования и спекания образцов из порошков, полученных в условиях Рис. 4. Изменение относительной пористости образцов, спеченных 1 ч в вакууме при разной температуре. 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 800 850 900 950 1000 Температура спекания, С О тн ос ит ел ьн ая п ор ис то ст ь, % Температура спекания, оС 94 а б Рис. 5. Распределение титана (а) и алюминия ( б) в сплаве Cu— Ti—Al и изображение во вто- ричных электронах (в). в Энергия Гиббса образования оксидов титана из элементов при температуре 25 оС Энергия Гиббса –ΔfG0 298 Расчет по формуле (8) [13] Экспери- ментальные данные Соедине- ние Степень окислен- ности титана кДж/г-ат. О кДж/моль кДж/моль Погрешность прогнозирования по формуле (8) [13], кДж/г-ат. О Ti6O 0,167 567,5 567,5 — — Ti3O 0,333 556,3 556,3 — — Ti2O 0,5 545,2 542,5 — — TiO 1,0 511,8 511,8 495,2 ± 20,9 ±16,6 Ti2O3 1,5 478,4 1435,3 1435,3 ± 4,2 ±0 Ti3O5 1,67 467,3 2336,5 2318,4 ± 12,5 ±3,6 Ti4O7 1,75 461,7 3332,2 3313 ± 5,5 ±2,7 Ti5O9 1,80 458,4 4125,6 4106 ± 5,5 ±2,1 Ti6O11 1,83 456,2 5017,9 4998,3 ± 6,3 ±1,8 Ti7O13 1,857 454,6 5909,5 5889,1 ± 6,7 ±1,6 Ti8O15 1,875 453,4 6800,9 6779,6 ± 7,5 ±1,4 Ti9O17 1,889 452,5 7691,8 7669,2 ± 7,5 ±1,3 Ti10O19 1,90 451,7 8582,7 8558 ± 8,0 ±1,25 TiO2 2,00 445,1 890,1 890,1 ± 1,25 ±0 механоактивации, образуется твердый раствор алюминия в меди с включениями оксидов титана. 95 Выводы В процессе совместной механоактивации в вибрационной мельнице оригинальной конструкции получены порошки на основе сплава Cu—Ti—Al. Установлено, что при механоактивации порошков происходит дробление конгломератов исходных порошков меди и алюминия дисперсными "жесткими" частицами титана, увеличиваются площадь их контакта и концентрация неравновесных дефектов на вновь образуемой поверхности, а также реакционная способность шихты. Исследованы условия спекания образцов, полученных по техноло- гической схеме, которая включает прессование при давлении 200 МПа, спекание в водороде при температуре 800 оС в течение одного часа, допрессовку при 700 МПа и окончательное спекание. Показано, что выбранная технологическая схема позволяет получить образцы с относительной пористостью до 6%. В результате спекания образуется твердый раствор на основе меди с включениями оксидов титана. 1. http://k-svarka.com/content/vliianiie-lieghiruiushchikh-eliemientov-na-svoistva- miednykh-splavov-ispol-zuiemykh-dlia-eli. 2. Слиозберг С. К. Электроды для контактной сварки / С. К. Слиозберг, П. Л. Чу- лошников. — Л. : Машиностроение, 1972. — 96 с. 3. Николаев А. К. Сплавы для электродов контактной сварки / А. К. Николаев, В. М. Розенберг. — М. : Металлургия, 1978. — 96 с. 4. Тихий Г. А. Исследование псевдосплава системы Mo—Cu, полученного из механоактивированной шихты / [Г. А. Тихий, Н. И. Качалин, В. П. Белова, В. И. Никитин] // Металловедение и термическая обработка металлов. — 2007. — № 9. — С. 25—29 . 5. Чердынцев В. В. Закономерности и движущие силы формирования квазикристаллической фазы в Al—Cu—Fe порошках после механоактивации / [В. В. Чердынцев, С. Д. Калошкин, И. А. Томилин, Дж. Принсипи] // Физика металлов и металловедение. — 2008. — 105, № 6. — С. 647—658. 6. Попов В. А. Формирование нанодисперсной металломатричной структуры при совместной высокоэнергетической механоактивации порошков сплавов на основе алюминия с карбидом кремния / В. А. Попов, В. В. Чердынцев // Там же. — 2009. — 107, № 1. — С. 50—57. 7. Ломаева С. Ф. Структурно-фазовые превращения, термическая стабильность, магнитные и коррозионные свойства нанокристаллических систем на основе железа, полученных механоактивацией в органических средах // Там же. — 2007. — 104, № 4. — С. 403—422. 8. Чердынцев В. В. Особенности кинетики фазовых и структурных превращений в двойных системах на основе железа при механическом сплавлении / В. В. Чердынцев, С. Д. Калошкин // Там же. — 2010. — 109, № 5. — С. 529— 541. 9. Пат. 73906 Украины. Вибрационная мельница / С. Л. Букин, А. Г. Машини- ченко // Бюл. — 2005. — № 5. 10. Пат. 50786 України. Вібраційний млин / [В. М. Коваль, Г. А. Баглюк, В. Я. Ку- ровский и др.]. — Опубл. 25.06.10, Бюл. № 12. 11. Эванс Ю. Р. Коррозия и окисление металлов / Пер. с англ. — М. : Машгиз, 1962. — 560 с. 12. Кубашевский О. Окисление металлов и сплавов / О. Кубашевский, Б. Гоп- кинс. — М. : Металлургия, 1965. – 428 с. 13. http://oldvak.ed.gov.ru/common/img/uploaded/files/vak/announcements/himich/ 04-08-2008/TurinAG.pdf http://k-svarka.com/content/vliianiie-lieghiruiushchikh-eliemientov-na-svoistva http://oldvak.ed.gov.ru/common/img/uploaded/files/vak/announcements/himich/ 96 14. Тюрин А. Г. Термодинамика химической и электрохимической устойчивости сплавов: Автореф. дис. … д-ра хим. наук. — Челябинск, 2008. — 40 с. Дослідження умов спікання механоактивованих порошків на основі міді О. В. Власова, Г. А. Баглюк Досліджено вплив умов спікання механоактивованих в високоенергетичному млині порошків на основі сплаву Cu—Ti—Al на їх технологічні властивості і морфологію. Показано, що технологічна схема, яка включає пресування при 200 МПа, спікання у водні при температурі 800 оС 1 год, допресовку при 700 МПа і спікання при 950 оС, дозволяє отримати зразки з відносною пористістю до 6%. В результаті спікання утворюється твердий розчин на основі міді з включеннями оксидів титану. Ключові слова: порошки, механоактивація, спікання, мідь, алюміній, титан. Study sintering conditions of mechanically activated powders based on copper O. V. Vlasovа, G. A. Baglyuk Studied the effect of sintering conditions mechanically activated in a high energy mill based powder alloy Cu—Ti—Al on the technological properties and morphology of the powders. It is shown that the process scheme which includes: pressing at 200 MPa and sintered in hydrogen at a temperature of 800 °C 1 h, pressing at 700 MPa and sintering at 950 °C, allows to obtain samples having a relative porosity of up to 6%. As a result of sintering the solid solution based on copper with titanium oxides. Keywords: powders, mechanical activation, sintering, copper, aluminum, titanium.

Исследование условий спекания механоактивированных порошков на основе меди

Institution

Similar Items