Дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки

Выбраны составы и разработана порошковая технология получения дисперснотвердеющих бронз систем Cu—Ni—Si, Cu—Co—Si. Исследованы прочностные свойства и горячая твердость полученных материалов при температурах 20—600 °С, проведены лабораторные сварочные испытания. Из...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Электрические контакты и электроды
Дата:	2014
Автори:	Иванова, И.И., Крылова, Н.А., Евлаш, С.И.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2014
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103990
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки / И.И. Иванова, Н.А. Крылова, С.И. Евлаш // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 97-101. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860067072184156160
author	Иванова, И.И. Крылова, Н.А. Евлаш, С.И.
author_facet	Иванова, И.И. Крылова, Н.А. Евлаш, С.И.
citation_txt	Дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки / И.И. Иванова, Н.А. Крылова, С.И. Евлаш // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 97-101. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Электрические контакты и электроды
description	Выбраны составы и разработана порошковая технология получения дисперснотвердеющих бронз систем Cu—Ni—Si, Cu—Co—Si. Исследованы прочностные свойства и горячая твердость полученных материалов при температурах 20—600 °С, проведены лабораторные сварочные испытания. Износостойкость при сварке данных материалов превышает таковую известных сварочных бронз БрНХК и БрХНбЦр. Вибрано склад та розроблено порошкову технологію отримання дисперсно- твердіючих бронз систем Cu—Ni—Si, Cu—Co—Si. Досліджено механічні властивості та гаряча твердість отриманих матеріалів при температурах 20— 600 °С, проведено лабораторні зварювальні випробування. Зносостійкість отриманих матеріалів при зварюванні суттєво перевіщує таку відомих зварювальних бронз БрНХК и БрХНбЦр. The compositions and powder technology for producing dispersionhardened bronzes of the system Cu—Ni—Si, Cu—Co—Si were developed. The mechanical properties and hot hardness of obtained materials were investigated at the temperatures of 20—600 °C, the laboratory tests welding were carried out. Wear resistance by contact welding of these materials exceeds that of known welding bronze of the type Cu—Ni—Cr and Cu—Cr—Nb—Zr.
first_indexed	2025-12-07T17:08:32Z
format	Article
fulltext	97 УДК 621.762.22:669.3 Дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки И. И. Иванова, Н. А. Крылова, С. И. Евлаш Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, Киев, e-mail: inna@ipms.kiev.ua Выбраны составы и разработана порошковая технология получения дисперснотвердеющих бронз систем Cu—Ni—Si, Cu—Co—Si. Исследованы прочностные свойства и горячая твердость полученных материалов при температурах 20—600 оС, проведены лабораторные сварочные испытания. Износостойкость при сварке данных материалов превышает таковую известных сварочных бронз БрНХК и БрХНбЦр. Ключевые слова: электродные материалы, дисперснотвердеющие бронзы. Предыдущие исследования, которые посвящены разработке материалов на основе меди, упрочненных наноразмерными частицами термодинамически устойчивых тугоплавких оксидов, показали, что такие материалы обладают достаточно высокой прочностью, электропровод- ностью, высокой температурой рекристаллизации, а также рядом физических свойств, позволяющих применять их в особых экстремальных условиях работы. Однако технология их получения довольно сложная и дорогостоящая, кроме того, увеличение дисперсности упрочняющей фазы до практически наноразмерной повышает не только прочность материала, но в определенной степени и его электросопротивление. Это обстоя- тельство не имеет особого значения в случае применения данных материалов в атомной или космической технике, где основной характеристикой является их устойчивость к охрупчиванию, однако оно весьма существенно при работе материалов в качестве сварочных электродов. Одним из главных достоинств разработанных в предыдущие годы дисперсноупрочненных материалов на основе меди была их высокая электропроводность, составляющая в ряде случаев 0,7—0,8 электропро- водности меди. Дисперсность упрочняющей фазы в этом случае — 50— 200 нм, прочность — достаточно высокая, до 300—400 оС. Условия сварки и требования к внешнему виду изделия весьма различны в разных отраслях промышленности и делают затруднительным формирование единообразных требований к свойствам сварочных электродов. Обычно они носят технологический характер: высокая износостойкость электрода, отсутствие налипания на свариваемые изде- лия, прочность сварного соединения около 80% прочности свариваемого металла. Достаточно многочисленные работы по экспериментальному выбору составов электродных материалов позволили сформулировать основные требования к их физико-механическим свойствам, обеспечи- вающим технологические требования: электропроводность — не ниже 0,3—0,5 таковой Cu, твердость — 220—240 HВ, предел текучести — 500—600 МПа, температура рекристаллизации — 600—700 °С. Безусловно, © И. И. Иванова, Н. А. Крылова, С. И. Евлаш, 2014 mailto:inna@ipms.kiev.ua 98 что сплав, обладающий указанным сочетанием характеристик, будет прекрасным сварочным материалом, однако, к сожалению, поставленные требования трудносовместимы — большинство легирующих элементов, по- вышающих прочностные характеристики меди, еще в большей степени повышают ее электросопротивление. Поэтому в каждом случае необходимо выбирать наиболее существенные свойства, обеспечивающие требуемые характеристики сварного шва и высокую износостойкость электрода. Разработанные ранее электроды из дисперсноупрочненной меди показали высокую износостойкость при сварке тонкостенных изделий в электронной и радиопромышленности, однако на сварочных операциях в машиностроении их стойкость оказалась значительно ниже. В данных условиях более высокой износостойкостью обладают высоколегированные жаропрочные бронзы. Лучшие из существующих материалов сварочных электродов получены на основе двух типов бронз: Сu—Сг—Zг и Сu—Ni (Со)—Вe с дополнительным легированием. Наиболее высокую износостойкость среди применяющихся в промышленности имеют бронзы типа БрКБТ. Однако в связи со значительным содержанием бериллия ее применение в ряде случаев ограничено по соображениям безопасности. Определенный интерес вызвала система Cu—Ni—Сг (бронзы типа HXК). На ее базе разработана сварочная бронза БрНХКМгЦр [1], износостойкость которой при сварке находится на уровне сплава Мэл- лори 100 (США). В последние десятилетия в ряде стран применяется порошковая технология получения сварочных бронз [2]. Это направление, бесспорно, является перспективным, поскольку изготовление сложнолеги- рованных литых бронз представляет значительные трудности — для обеспечения гомогенного распределения компонентов и требуемого фазового состава обычно требуется несколько технологических операций. Порошковая технология позволяет достаточно просто получить материал с высокой степенью гомогенности, кроме того, значительно уменьшить количество технологических операций при изготовлении электродов особенно малых диаметров (3—6 мм). Задача проведенных исследований с точки зрения выбора материала заключалась в том, чтобы обоснованным легированием повысить прочностные свойства меди, сохранив при этом достаточно высокий уровень проводимости. На основании литературных данных [3, 4] для исследований выбраны сплавы систем Сu—Ni—Si, Сu—Со—Si, Сu—Ni—Si—Cr. Основной особенностью указанных систем является значительное расширение области α-твердого раствора с повышением температуры. В результате соответствующей термомеханической обработки в структуре таких сплавов выделяются высокодисперсные фазы старения, в нашем случае Ni2Si, Со2Si, что вызывает значительное упрочнение матрицы. Все легирующие элементы вводили в количестве, обеспечивающем образование необходимого объема данных соединений. С целью полу- чения высокодисперсных гомогенных шихт применен высокоэнер- гетический размол смеси. Порошки размалывали на диспергаторе при соотношении шаров и порошка 5 : 1 на протяжении 5 ч. По данным химического и микрорентгеноспектрального анализов, при данном режиме 99 Зависимости предела проч- ности (а ) и горячей твердости (б) электродных материалов от темпера- туры испытаний: 1 — Cu—Ni—Si; 2 — Cu— Co—Si; 3 — Cu—Al2O3; 4 — БрХНбЦр; 5 — БрНХК. размола шихта гомогенна на микроуровне. Из полученной шихты прессовали брикеты, которые затем подвергали горячему прессованию с температуры 900—925 оС. В качестве защитной среды применяли расплав борного ангидрида B2O3. После горячего прессования все перечисленные сплавы были практически в гомогенном состоянии, что было подтверждено микрорентгеноспектральным анализом. Затем сплавы подвергали закалке при температуре 950—970 °С, обеспечивающей гарантированное получение однородного твердого α-рас- твора, а затем деформировали холодным волочением с обжатием 10—15% за проход с последующим старением. Температуру и выдержку при старении подбирали по данным измерений твердости НВ, удельного электросопротивлеиия и микроструктурных исследований. Исследования зависимостей кратковременных механических характе- ристик разработанных материалов от температуры испытаний в области 20—600 оС показали, что свойства данных сплавов во всем диапазоне температур превосходят свойства как литых, так и дисперсноупрочненных электродных материалов (рисунок). Наиболее высокими прочностными характеристиками обладают сплавы системы Cu—Ni—Si, причем их повышенные прочностные свойства сохраняются при температурах, превышающих температуру старения. На рисунке приведены результаты измерения горячей твердости разработанных материалов в сравнении с таковой литых и дисперсно- упрочненных материалов. Наиболее высокую горячую твердость имеет литая электродная бронза БpНХК, материал Cu—Ni—Si — несколько меньшую, но значительно превосходит таковую литой бронзы БрХНбЦр, а также дисперсноупрочненного материала, содержащего 10% (об.) дис- персной фазы Al2O3. Металлографические исследования показали, что структура всех материалов имеет размер зерна 5—10 мкм с высокодисперсными включениями интерметаллидов. Сравнительные исследования электро- сопротивления разработанных и ряда существующих электродных материалов показали, что минимальным электросопротивлением на уровне бронзы БрХНбЦр обладает сплав Cu—Co—Si (таблица). Проведены сравнительные сварочные испытания paзработанных материалов с дисперсноупрочненными и литыми, применяющимися в промышленности. Испытания проводили на установке точечной контакт- ной сварки УСКТМ 6000-3 с источником сварочного тока БПС.Р-2, укомплектованной программирующим устройством, обеспечивающим работу в автоматическом режиме при сварке ленты толщиной 100 мкм из никеля НП-2. а б 100 Электропроводность и сварочные характеристики разработанных материалов Параметры режима сварки Состав, % (об.) Удельное электро- сопро- тивление, мкОм·см Усилие сжатия, Н Сварочный ток, А Количество сварных точек Потери массы электрода, г Cu—1,6Co—0,4Si 2,8 75 380 20 000 0,00255 Cu—2,4Ni—0,6Si 4,2 75 332 18 000 0,00270 Cu—10А120З 5,9 75 320 9000 0,01523 БрНХК 4,5 80 350 16 000 0,00325 БрХНбЦр 2,4 75 320 13 000 0,00283 БрХ07 2,5 70 300 3500 0,00545 В настоящее время общепризнанным показателем стойкости электродов является число сварных точек до момента увеличения контактной поверхности на 20%. Когда износ рабочей части электрода не сопровождается существенным увеличением ее диаметра, критерием износа может служить изменение массы электрода, вызванное переносом электродного материала на поверхность свариваемых металлов, а также потерями на разбрызгивание. Из полученных данных можно сделать вывод, что износостойкость порошковых дисперснотвердеющих бронз значительно выше стойкости литых, а сплав Cu—1,6% Со—0,4% Si по износостойкости можно приравнять к сплаву Мэллори 100. Уровень массопереноса разработанных материалов несколько ниже аналогичных показателей литых сплавов. Не отмечено четкой зависимости между износостойкостью при сварке и твердостью или электропроводностью дисперснотвердеющих бронз. Можно лишь заметить, что наиболее высокие сварочные характеристики имеет сплав Сu—1,6% Со—0,4% Si, удельное электросопротивление кото- рого минимально, однако твердость ниже ряда других сплавов. Материал, обладающий наиболее высокой твердостью (Сu—3,2% Ni—0,8% Si), имеет несколько более низкие сварочные характеристики. Из изложен- ных данных можно сделать только предположительный вывод, что для достижения высокой стойкости при сварке материал должен обладать твердостью не ниже какого-то определенного значения (в нашем случае 1500—1600 МПа) и удельным электросопротивлением не выше также какого-то определенного значения (не выше 4,0—4,5 мкОм·см). Вероятно, значения данных характеристик электродных материалов в определенной мере обусловлены соответствующими характеристиками свариваемых материалов. Как только значения твердости и удельного электросопро- тивления электродов переходят определенную границу, их сварочные характеристики резко снижаются. Выводы Разработаны порошковые электродные материалы на основе жаро- прочных дисперснотвердеющих бронз систем Cu—Ni—Si, Cu—Co—Si. Предложенная технология позволила получить материал с мелкозер- нистой структурой (8—9 баллов) и практически наноразмерными включениями интерметаллидов Ni2Si, Co2Si в теле зерна. 101 Прочностные характеристики и горячая твердость разработанных сплавов при всех температурах испытаний превышают таковые не только дисперсно-упрочненных материалов, но и жаропрочных бронз БрНХК, БрХНбЦр. Наиболее низким электросопротивлением обладают бронзы состава Cu—1,6% Co—0,4% Si. Лабораторные сварочные испытания показали высокую износо- стойкость разработанных материалов, превышающую таковую литых жаропрочных бронз БрНХК, БрХНбЦр. 1. Аренбургер Д. С. Свойства спеченных диспсрснотвердеющих медных сплавов / Д. С. Аренбургер, C. М. Летунович // Порошковая металлургия. — 1996. — № 7. — С. 27—29. 2. Tsukomoto Juij, Jamasaki Kenichi, Honma Hayama Tusao // J. Jap. Soc. Powder and Powder Met. — І985. — 2, No. 32. — Р. 67—73. 3. Дриц М. Е. Двойные многокомпонентные системы на основе меди: (Справ.). /[М. Е. Дриц, Н. П. Бочвар, Л. С. Гузей и др.]. — М. : Наука, 1979. — С. 24. 4. Смирнягин А. II. Промышленные цветные металлы и сплавы / А. II. Смир- нягин, Н. А. Смирнягина, А. В. Белова. — М. : Металлургия, 1974. Дисперснодіючі порошкові бронзи для електродів контактного зварювання І. І. Іванова, Н. А. Крилова, С. І. Євлаш Вибрано склад та розроблено порошкову технологію отримання дисперсно- твердіючих бронз систем Cu—Ni—Si, Cu—Co—Si. Досліджено механічні властивості та гаряча твердість отриманих матеріалів при температурах 20— 600 оС, проведено лабораторні зварювальні випробування. Зносостійкість отриманих матеріалів при зварюванні суттєво перевіщує таку відомих зварювальних бронз БрНХК и БрХНбЦр. Ключові слова: електродні матеріали, дисперснотвердіючі бронзи. Dispersionhardened powder bronze for the contact welding electrodes I. І. Ivanova, N. A. Krilova, S. I. Evlash The compositions and powder technology for producing dispersionhardened bronzes of the system Cu—Ni—Si, Cu—Co—Si were developed. The mechanical properties and hot hardness of obtained materials were investigated at the temperatures of 20—600 оC, the laboratory tests welding were carried out. Wear resistance by contact welding of these materials exceeds that of known welding bronze of the type Cu—Ni—Cr and Cu—Cr—Nb—Zr. Keywords: electrode materials, dispersionhardened bronze.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-103990
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	2311-0627
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T17:08:32Z
publishDate	2014
publisher	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
record_format	dspace
spelling	Иванова, И.И. Крылова, Н.А. Евлаш, С.И. 2016-06-28T20:33:30Z 2016-06-28T20:33:30Z 2014 Дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки / И.И. Иванова, Н.А. Крылова, С.И. Евлаш // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 97-101. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2311-0627 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103990 621.762.22:669.3 Выбраны составы и разработана порошковая технология получения дисперснотвердеющих бронз систем Cu—Ni—Si, Cu—Co—Si. Исследованы прочностные свойства и горячая твердость полученных материалов при температурах 20—600 °С, проведены лабораторные сварочные испытания. Износостойкость при сварке данных материалов превышает таковую известных сварочных бронз БрНХК и БрХНбЦр. Вибрано склад та розроблено порошкову технологію отримання дисперсно- твердіючих бронз систем Cu—Ni—Si, Cu—Co—Si. Досліджено механічні властивості та гаряча твердість отриманих матеріалів при температурах 20— 600 °С, проведено лабораторні зварювальні випробування. Зносостійкість отриманих матеріалів при зварюванні суттєво перевіщує таку відомих зварювальних бронз БрНХК и БрХНбЦр. The compositions and powder technology for producing dispersionhardened bronzes of the system Cu—Ni—Si, Cu—Co—Si were developed. The mechanical properties and hot hardness of obtained materials were investigated at the temperatures of 20—600 °C, the laboratory tests welding were carried out. Wear resistance by contact welding of these materials exceeds that of known welding bronze of the type Cu—Ni—Cr and Cu—Cr—Nb—Zr. ru Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України Электрические контакты и электроды Дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки Дисперснодіючі порошкові бронзи для електродів контактного зварювання Dispersionhardened powder bronze for the contact welding electrodes Article published earlier
spellingShingle	Дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки Иванова, И.И. Крылова, Н.А. Евлаш, С.И.
title	Дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки
title_alt	Дисперснодіючі порошкові бронзи для електродів контактного зварювання Dispersionhardened powder bronze for the contact welding electrodes
title_full	Дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки
title_fullStr	Дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки
title_full_unstemmed	Дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки
title_short	Дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки
title_sort	дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103990
work_keys_str_mv	AT ivanovaii dispersnotverdeûŝieporoškovyebronzydlâélektrodovkontaktnoisvarki AT krylovana dispersnotverdeûŝieporoškovyebronzydlâélektrodovkontaktnoisvarki AT evlašsi dispersnotverdeûŝieporoškovyebronzydlâélektrodovkontaktnoisvarki AT ivanovaii dispersnodíûčíporoškovíbronzidlâelektrodívkontaktnogozvarûvannâ AT krylovana dispersnodíûčíporoškovíbronzidlâelektrodívkontaktnogozvarûvannâ AT evlašsi dispersnodíûčíporoškovíbronzidlâelektrodívkontaktnogozvarûvannâ AT ivanovaii dispersionhardenedpowderbronzeforthecontactweldingelectrodes AT krylovana dispersionhardenedpowderbronzeforthecontactweldingelectrodes AT evlašsi dispersionhardenedpowderbronzeforthecontactweldingelectrodes

Дисперснотвердеющие порошковые бронзы для электродов контактной сварки

Репозитарії

Схожі ресурси