автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Исследование и разработка композиционных материалов на основе систем Cu-SiC и Cu-Cr, получаемых методом механического легирования

На правах рукописи

Просвиряков Алексей Сергеевич

Исследование и разработка композиционных материалов на основе систем Си-81С и Си-Сг, получаемых методом механического легирования

Специальность 05.16.01 «Металловедение и термическая обработка металлов»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Диссертационная работа выполнена на кафедре металловедения цветных металлов Московского государственного института стали и сплавов (технологического университета)

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ Кандидат технических наук, доцент Аксенов А.А

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ. Доктор физико-математических наук, профессор Калошкин С Д Кандидат технических наук, доцент Курбаткин И И.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ. ФГУТ1ВНИИЖТ МПС

!ащита диссертации состоится « 9 » июня 2005 г в /^^"часов на заседании Диссертационного совета Д 212 132 08 при Московском государственном институте стали и сплавов (технологическом университете) по адресу 119049, г Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, д 4, ауд 436

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского I осударственного института стали и сплавов (технологического университета)

Справки по телефону

Автореферат разослан » апреля 2005 г

Ученый секретарь Диссертационного совета, проф

Мухин С И

з ычое>б1

ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы

В настоящее время традиционные материалы на основе меди не могут обеспечить растущие требования электротехнической промышленности, где необходимы не только высокая электрическая проводимость, но и другие высокие механические, физические и эксплуатационные свойства, такие как прочность, твердость при комнатной и повышенной температуре, термическая стабильность, дугостойкость Наиболее эффективными с точки зрения сочетания этих перечисленных и других свойств могут являться композиционные материалы (КМ) на основе меди, упрочненные дисперсными частицами, в качестве которых могут использоваться, например, тугоплавкие металлы и керамика

Одним из современных и перспективных методов получения дисперсноупрочненных КМ является метод механического легирования (МЛ) Этот метод позволяет достичь однородной, нанокристаллической структуры материала, в котором компоненты взаимно не растворены, чего бывает сложно или почти невозможно добиться другими способами Дисперс-ноупрочненные КМ на основе меди, полученные методом МЛ, отличаются уникальным сочетанием эксплуатационных свойств и могут быть использованы в качестве, например, разрывных электрических контактов.

Однако метод МЛ 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, посвященный получению дисперсноупрочненных КМ с применением крупных частиц медного вторичного сырья, в литературе практически не изучен

Разработка дисперсноупрочненных КМ на основе меди, получаемых методом МЛ с использованием измельченного вторичного сырья, позволило бы снизить их себестоимость и, соответственно, расширить области применения материалов данного класса Разработка же новых материалов невозможна без проведения комплексного исследования их структуры и свойств на разных этапах МЛ При этом, несмотря на то, что в последнее время все больше внимания стало уделяться механически легированным КМ, все же существует ряд пробелов в их изучении, что обусловлено огромным выбором компонентов и технологий изготовления, особенно в случае высоколегированных материалов В связи с этим и была поставлена настоящая работа

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА Петербург

453&

Цель работы: Исследовать структуру и ее влияние на свойства высоколегированных, дисперсноупрочненных КМ на основе систем Си-8К] и Си-Сг, полученных методом МЛ с использованием в качестве исходного сырья крупных матричных частиц меди, в том числе вторичного сырья (стружковые отходы), на основе полученных закономерностей предложить для внедрения оптимальные составы материалов и технологические схемы получения изделий из них.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи

1 Изучить влияние содержания частиц карбида кремния в широком интервале концентраций (15-35 масс%), а также продолжительности МЛ на формирование структуры и свойства КМ на основе системы Си-5Ю

2 Предложить для внедрения экономичный, высокотвердый, электро- и теплопроводный и термически стабильный КМ на основе системы Си-вЮ Разработать технологический процесс его получения

3 Исследовать влияние продолжительности высокоэнергетической обработки в планетарном активаторе на формирование структуры и важнейшие свойства КМ Си-50масс %Сг

4 Выяснить принципиальную возможность получения КМ на основе системы Си-Сг-№ с применением метода МЛ

5 Разработать новый экономичный КМ на основе системы Си-Сг, предназначенный для использования в качестве дугостойких, разрывных электрических контактов, а также технологический процесс его изготовления

Научная новизна

1 Установлены закономерности формирования структуры и ее влияние на свойства механически легированных КМ Си - (15-35) масс "/овЮ и Си-50 масс%Сг, полученных из крупных медных частиц размером 1000-5000 мкм Показано, что в результате МЛ и последующего компактирования структура КМ состоит из медного твердого раствора, образующего "электропроводный каркас", с размером зерна ~ 0,1 мкм и упрочняющих частиц (в1С или Сг) размером 8-0,05 мкм

2 Впервые, на примере механически легированных КМ на основе меди, показано, что эффективность (скорость) протекания МЛ, в случае использования крупных матричных частиц меди (<, 5000 мкм), повышается с увеличением объемной доли Я ¡С только до некоторого критического порога Ук, равного 50 об % Дальнейшее увеличение содержания 5! 1С приводит к значительному снижению скорости формирования однородной структуры вследствие подавления важнейшей стадии МЛ - сварки гранул между собой

3 Проведена оценка основных причин снижения электрической проводимости КМ Си-50%Сг с увеличением продолжительности МЛ Выявлено, что наибольший вклад в снижение электропроводности вносят измельчение зерна медного твердого раствора и образование после компактирования образцов остаточной пористости

4 Показана принципиальная возможность получения КМ на основе меди, упрочненного частицами фазы Лавеса ЫЬСг2, методом МЛ Такая возможность реализуется путем предварительного получения механически легированной лигатуры №-50%Сг, ее последующего термического активирования отжигом при температуре 1000 °С до образования фазы М)Сг2 и окончательной высокоэнергетической обработки смеси Си-№>Сг2 для получения дисперсноупрочненного материала

Практическая значимость работы

1 Разработан технологический процесс (включая Проект технологической документации) изготовления деталей электротехнического назначения из механически легированных, высоконаполненных (до 50 об % БЮ) КМ на основе системы Си-Э^С, обладающих низким значением линейного коэффициента термического расширения, а также высокой тепло-и электропроводностью Показано, что, например, КМ Си-25%81С после 1 ч обработки в планетарном активаторе и компактировании при 450 °С обладает следующим оптимальным сочетанием свойств средний КТР (20 - 100 °С) - 10-10"* К"1, электропроводность - 10,0 ± 0,3 МСм/м, твердость - 288 ± 8 НУ, плотность - 6,2 г/см3

2 Предложен, опробован и внедрен в условиях Московской железной дороги в качестве дуга стойких электрических контактов экономичный КМ Си-50%Сг, полученный методом МЛ После 1 ч обработки в активаторе и компактировании при 650 °С КМ обладает следующим оптимальным сочетанием свойств НУ 320 ± 10, НВ,350 80 + 1, электропроводность 17,3 ± 0,5 МСм/м.

3 Разработан Технологический Процесс изготовления экономичного, дисперсноупрочненного КМ Си-50%Сг, включающий высокоэнергетическую обработку в планетарном активаторе сырья, состоящего из предварительно измельченной медной стружки размером < 5000 мкм и порошка хрома размером 1 мкм в количестве 50 масс %, и последующее ком-нактирование полученных гранул. МЛ указанной смеси предложено проводить в инертной атмосфере при продолжительности обработки не менее 1 ч Компактирование предложено проводить по двухстадийной схеме путем предварительного, двухстороннего холодного прессования и последующего прессования при температуре 650 °С до достижения плотности, не менее 95 % от теоретической Способ изготовления КМ защищен патентом РФ № 2202642

Апробапия работы. Основные материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на 1-й Евразийской научно-практической конференции «Прочность неоднородных структур ПРОСТ-2002», 16-18 апреля 2002, МИСиС, Москва, на международной конференции "Materials Week 2002", Мюнхен, Германия, на 2-й Евразийской научно-практической конференции «Прочность неоднородных структур. ПРОСТ-2004», 20-22 апреля 2004, МИСиС, Москва, на международной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения - 2004», 20-23 сентября 2004, ВП'У, Волгоград, на международной конференции "JUNIOR EUROMAT 2004", 6-9 сентября 2004, Лозанна, Швейцария, на научно-пракгаческом семинаре «Научно-технологическое обеспечение инновационной деятельности предприятий, институтов и фирм в металлургии», 17 ноября 2004, МИСиС, Москва По результатам работы получен 1 патент и опубликовано 7 работ Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографического списка из 89 источников и трех приложений Работа изложена на 148 страницах, содержит 14 таблиц и 65 рисунков.

1. Обзор литературы Раздел содержит обзор литературы но дисперсноупрочненным КМ, предназначенным для применения в качестве материалов коммутирующих электрических контактов Описаны их основные особенности и способы получения, из которых более подобно рассмотрен метод МЛ Проанализированы процессы, протекающие при МЛ, а также приведены данные по КМ на основе меди, полученным этим методом Особое внимание уделено КМ на основе систем Cu-Cr, Cu-Cr-Nb и Cu-SiC По результатам аналитического обзора литературы сформулированы основные цели и задачи диссертационной работы

2. Методика исследований В качестве объектов для исследования были выбраны дисперсноупрочненные КМ следующих составов Си-50масс %Сг, Си-15масс %Сг-15масс %Nb и Си-(15-35)масс %SiC

В качестве исходных материалов для изготовления КМ использовали стружку меди марки МО, полученной на токарном и фрезерном станках, а также порошки хрома (марки ПХ-1) и ниобия со средним размером соответственно 1 и 200 мкм, а также карбида кремния (a-SiC) крупностью 10 мкм Применение стружки в качестве шихтовой составляющей позволит снизить себестоимость КМ Медную стружку предварительно измельчали в течение 2 мин в планетарном активаторе до размера не более 5000 мкм Измельченную стружку и порошки частиц упрочнигеля использовали при получении смесей заданного состава

Механическое легирование проводили в планетарном активаторе «Гефест-11-3» в атмосфере аргона, без применения ПАВ, в герметичных контейнерах (барабанах) с квазицилиндрическими мелющими телами массой 950 г (рис 1) Во время работы контейнеры охла-

ждались проточной водой Отношение массы мелющего ¡ела к массе смеси составляло 4 1 Длительность обработки варьировали от 20 до 600 мин Для проведения обработки в среде аргона контейнеры предварительно вакуумиро-I вали в течение 30 мин

Компактироваяие образцов осуществляли на универсальной

1

испытательной машине УМЭ10ТМ с помощью специально разработанной оснастки в две стадии Первая стадия заключалась в двухстороннем холодном прессовании гранул КМ при комнатной температуре, при давлении 200-800 МПа и времени выдержки под давлением 2-5 мин На второй стадии проводили двухстороннее горячее прессование полученных после первой стадии заготовок по следующим режимам давление 200-800 МПа, температура 450-650 °С, вьщержка под давлением 15-30 мин Полученные таким образом образцы имели диаметр 10-25 мм и высоту 5-10 мм

Металлографические исследования проводили на световом (NEOPHOT-30), сканирующих электронных (JSM-35CF и LEO 1530 GEMENI), просвечивающем электронном (ТЕМ-2000ЕХ), сканирующем ионном (Strata 201) и Оже-сканирующем электронном (Р1П 680) микроскопах Микрорентгеноспектральный анализ проводили на электронном микроскопе JSM-35CF с четырехкристальным спектрометром при ускоряющем напряжении 15 кВ и током через образец ~ 10'8 А

С помощью метода реттеноструктурного анализа исследовали фазовый состав КМ, оценивали размер областей когерентного рассеяния (ОКР), величину микродеформаций (МКД) и период решетки твердого раствора на основе меди Этот анализ проводили на ди-фрактомеггре ДРОН-З Результаты анализа обрабатывали на ЭВМ с помощью специального пакета программ «X-RAY»

Определение линейного коэффициента термического расширения (КТР) проводили на дилатометре LINSEIS L76/1000 в интервале температур 20 - 500 °С в воздушной атмосфере при скорости нагрева 5 К/мин

А - барабан,

Б - квазицилидрвческое мелющее тело, В - таймер.

Рис. 1. Изображение рабочего пространства планетарного активатора «Гефест-11-3»

Удельную электрическую проводимость оценивали электроиндукгивным методом (метод вихревых токов) на приборе ВЭ--17НЦ/5

Определение твердости по методу Виккерса проводили па твердомере ИТ 5010 при нагрузке 5 кг и продолжительности выдержки 30 с

Испытания на износостойкость осуществляли по схеме «стержснь-диск» на приборе Tribometer (CSM Instr) при следующих режимах нормальная нагрузка 5 И, радиус кольца износа 6,3 мм, линейная скорость 10 см/с, заданная длина пробега 100 м В качестве контртела использовали стальной шарик диаметром 3 мм, марка стали ЮОСгб (ШХ15) Площадь сечения и глубину бороздки износа определяли на профилометре Alpha-Stcp200 при нагрузке 17 мг Результаты испытаний были обработаны с помощью компьютерной программы InsrtumX for Tribometer

Оценку дугостойкосги проводили путем определения потери массы образца при воздействии электрической дуги Испытания проводили в ВНИИ железнодорожного транспорта* на специальном испытательном стенде коммутационной аппаратуры СИА-6, питание которого осуществляли от шин +3,3 кВ Испытания проводили при постоянном токе подпитки при средних значениях около 2 кД, напряжении около 80 В и времени протекания дуги 0,250 с. Максимальное значение силы тока составляло около 8000 А

3. Исследование структуры и свойств механически легированных, высоконапол-ненных композиционных материалов на основе меди, упрочненных частицами

карбида кремния

В настоящем разделе работы проводили комплексное изучение структуры и свойств механически лшированных КМ на основе меди, упрочненных высокой долей керамических частиц, равной 15-35 масс % (30-60 об %), с целью разрабо1ать новый материал с высокими значениями твердости, электро- и теплопроводности и низким линейным коэффициентом термического расширения, а также технологию его из1 отовиения

Важнейшим факчором, определяющим свойства КМ, является их структура Структуру механически легированных KM Cu-SiC исследовали с помощью методов световой и сканирующей электронной микроскопии, а также рентгеноструктурного анализа На основе полученных данных было установлено, что формирование структуры исследуемых KM Cu-SiC, полученных из разнородною по гранулометрическому составу сырья, происходит по механизму, который заключается в деформации и скручивании крупных матричных чешуек меди с внедренными в них частицами SiC, соударении матричных частиц с захватыванием в образующийся зазор свободных частиц SiC и последующей их сварки Увеличение продолжи-

' Испытания проведены вед н с И С Гершманом

тельности МЛ приводит к достижению однородной структуры КМ, характеризующейся равномерным распределением дисперсных упрочняющих тасшц по объему материала При этом, чем выше доля упрочнителя, гем выше скорость достижения однородности и, соответственно, требуется меньше времени обработки КМ в планетарном активаторе Керамические частицы, внедренные в матричные гранулы, а также попавшие в зазор между сваривающимися частицами меди, способствуют концентрации вокруг них напряжений и зарождению трещин, приводящих в последствии к разрушению гранул КМ Чередование процессов сварки и разрушения, как известно, является непременным условием формирования однородной структуры Однако с увеличением содержания Б1С выше 25 масс % (50 об %) скорость формирования однородной структуры резко снижается (рис 2), что значительно затрудняет процесс компактирования гранул КМ Структура материала в этом случае состоит из большого количества крупных, плохо измельченных матричных частиц меди, практически свободных от керамических частиц, а также скоплений частиц Значительная неоднородность структуры КМ Си-(30-35)%81С сохранялась в течение длительного времени МЛ (до 60 мин)

Рис. 2. Структура КМ Си-20%81С (а) и Си-35%81С (б) после 40 мин обработки в планетарном

активаторе

Детальный анализ структуры показал, что повышение объемной доли упрочняющей фазы выше некоторого критического значения V* (~ 50 об %) приводит к ситуации, когда на начальной стадии МЛ все исходные матричные частицы меди полностью окружены внедренными частицами упрочнителя, при этом еще остается большое количество свободных частиц (табл 1) В этом случае керамические частицы будут затруднять сварку между матричными частицами, препятствуя связи между их контактными поверхностями Для разблокирования этой стадии необходимо, чтобы керамические частицы, находящиеся на поверхности, в результате ударно-истирающего воздействия мелющего тела "ушли" в объем матричные частиц, пслсдствие «его станет возможным усвоение поверхностью свободных час-

тиц При этом, чем больше будет свободных частиц, тем больше времени понадобится для их полного усвоения матричными частицами Таким образом, снижение эффективности обработки КМ, то есть замедление процесса формирования однородной структуры КМ, наблюдаемое при большой объемной доле упрочнитсля (> V*), в первую очередь можег быгь связано с подавлением сварки гранул

Таблица 1

Гипотетическая схема влияния объемной доли упрочняющих частиц на формирование

гранул КМ

Объемная доля упрочняющих частиц (V) Стадия соударения матричных частиц с внедренными в них частицами упрочнигеля Стадия формирования гранулы Захват свободных упрочняющих частиц и последующая сварка

Упрочняющие Матричньи частицы частицы \ / Гранулы КМ /

У>У1 я00 ^ оОо/ ? % Щ 1<= ст{ Ка)

С увеличением содержания 5¡С выше критического значения средний размер гранул КМ увеличивается, что подтверждает слова о росте неоднородности структуры Так, например, на самую мелкую фракцию гранул с размером менее 50 мкм для КМ Си-25%81С приходится 40 %, тогда как для КМ Си-35%51С в два раза меньше (20 %) В то же время непрерывно возрастает объемная доля дисперсных керамических частиц размером менее 100300 нм (по полученным ранее данным размер частиц карбида кремния в КМ Си-ЯЮ может достигать - 20 нм) и, например, при 35 % после 40 мин обработки в планетарном активаторе достигает ~ 50 об % Однако при этом в КМ остается значительное количество крупных частиц, имеющих максимальный размер 7 мкм

Одним из важных структурных параметров КМ является средний размер ОКР В работах кафедры металловедения цветных металлов на примере механически легированных алюминиевых сплавов было показано, что средний размер ОКР, определенный с помощью

рентгеноструктурного метода хорошо согласуется с действительным средним размером зерен, оцененным по данным просвечивающей электронной микроскопии В настоящих исследованиях

было показано, что во время обработки в планетарном активаторе за счет чередования в гранулах КМ пластической деформации и рекристаллиза-ционных процессов, связанных с разогревом материала, в медной матрице формируется нанокристаллическая структура При этом зависимость среднего размера ОКР и МКД меди в гранулах КМ Си-БЮ от продолжительности МЛ носит периодический характер (рис 3) Это объясняв! ся, видимо, прохождением рекристалли-зационных процессов, аналогичных тем, что происходят во время горячей деформации Последующее после МЛ компактирование (Т - 450 °С) приводит к укрупнению ОКР меди до 70150 нм

320

150

V20

Й 90 О §• 60

£ 30

о

Си-15%8)С Си-гоУоБЮ -Си-25%81С

20 40 60 80 100 Время обработки, мин

120

Си-15%51С «-Си-20%81С ■*~Си-25%81С Си-30%8С

20 40 60 80 100 120 Время обработки, мин

6)

Рис. 3. Зависимость среднего размера ОКР (а) и МКД (б) меди в гранулах КМ Си-81С от времени обработки в планетарном активаторе

Описанные структурные изменения отражаются на свойствах КМ С увеличением продолжительности МЛ твердость компактных образцов КМ Си-(15-25)%81С возрастает (рис 4), что связано с повышением однородности и дисперсности их струи уры При этом, чем больше доля упрочняющей фазы (до 25 масс %), тем выше скорость упрочнения и уровень твердости Дальнейшее увеличение содержания Я|С (>У, к 50 об %) приводит к снижению твердости КМ, что обуслов-

> 280 Ж„ 240

Л

§ 200

§■ 160 а

Н 120 80

♦ ОНЗУЛС Я Си-20%81С А Си-25%81С ЖСи-35%51С

20

40

60

80

100 120

Время обработки, мин

Рис. 4. Зависимость твердости компактных образцов КМ Си-в^С от времени обработки в планетарном активаторе

лено неоднородностью их структуры и повышением уровня пористости компактных образцов (рис 5)

Изготовление плотной заготовки является важной завершающей стадией процесса получения КМ Во время этой стадии стремились достичь потери индивидуальности отдельными гранулами КМ и получить материал с плотностью, близкой к 100 % Однако во всех случаях компактные образцы в наших исследованиях имели остаточную пористость, величина которой напрямую зависит от структуры и свойств КМ Г уасяичскясм содержания упрочняющих частиц карбида кремния пористость образцов непрерывно возрастает (см рнс 5), что обусловлено ухудшением прессуемое!:' гранул КМ Керамические чаечииы значительно затрудняют пластическое течение мели во время компактирования

Ввс£РНИе в медь частиц карбида кремния обладающего низким значением линейного коэффициента термического расширения (КТР), спои;£етпуст закономерному уменьшению КТР

*<-» 4 Г*-- f ^ /_ — С\

BCeiv ravi ^и-дх^ l. и¡, что предопределяет его возможное использование в условиях теплосмен Известно, что быстрая смена процессов нагрева и охлаждения могут являться причиной возникновения термических напряжений и, как следствие, выхода из строя различных электронных устройств таких, например, как микросхемы Наши исследования показали, что введение, например, 35 масс % SiC приводит к снижению КТР в интер-

12

10

¿5 S

6

о

s

§- 4

С

2

0

10 15 20 25 30 Содержание SiC, %

35

40

Рис. 5. '^ь.чеимость пористости компактных образцов КМ Си-БЛ от содержания упрочнителя (60 мин обработки) Режим компактирсв.-шия давление прессования -510 МПа, темперглура - 450-500 °С

28 24

о 20

«

о

10

*—элекгр'шоо |

водность ' ♦ КТР

12

И

Ю M

9 л " о

à.

g £

40

15 20 25 30 35 Содержание %

Рис. 6. Зависимость среднего КТР (20-100 °С) и электропроводности компактных образцов КМ Си-81С от содержания карбида кремния (время обработки 60 мин)

вале температур 20-100 °С в 2 раза (8,4-10"6 К"1) Однако при этом увеличение содержания керамических частиц приводит и к закономерному снижению электрической проводимости материала (см рис б), что связано с уменьшением доли электропроводной фазы - меди

Таким образом, проведенные в настоящей работе исследования показали, что формирующаяся в результате МЛ структура КМ Си-втС, состоящая из твердого раствора на основе меди с размером зерна около 100 нм и распределенных в ней нерастворимых частиц карбида кремния со средним размером менее 2 мкм, обеспечивает материалу повышенные характеристики твердости и электрической проводимости Это подразумевает возможное использование КМ в качестве электрических контактов Однако главной областью его применения все же следует считать ту, в которой основными требованиями к материалу выступают низкое значение КТР и высокая теплопроводность (оцененная по правилу аддитивности эта характеристика может находиться в пределах 390-450 Вт/м К) Именно благодаря уникальному сочетанию этих характеристик, КМ Си-8Ю может быть использован в качестве термически стабильных и охлаждающих оснований для полупроводниковых микросхем В связи с этим выбор оптимального состава для нового КМ Си-в^С основывался на требовании, по которому значение среднего (в интервале 20-100 °С) КТР для него должно быть не выше 1010"6 К"' Как следует из рис 6, данному условию удовлетворяют КМ на основе меди, содержащие от 25 до 35 масс % ЭЮ

Принимая во внимание тот факт, что с увеличением содержания карбида кремния выше 25 масс % эффективность обработки и однородность структуры значительно ухудшаются, оптимальным по составу следует считать КМ Си-25%81С.

Напротив, если для потенциального заказчика первостепенное значение имеет не КТР, а электрическая проводимость материала, то в целях увеличения последней (до ~ 20 МСм/м) рекомендуется снижение доли до 15 масс % Таким образом, для достижения требуемого сочетания свойств КМ Си^С содержание в нем карбида кремния может составлять 1525 масс %

На основе всестороннего изучения структуры КМ на основе системы Си-БЮ и установления ее связи со свойствами был разработан технологический процесс (включая Проект технологической документации) из) отовления материалов электротехнического назначения, обладающих низким значением линейного коэффициента термического расширения, а также высокой тепло- и электропроводностью Свойства механически легированных, высокона-полненных КМ Си^С, полученных с учетом выработанных рекомендаций по составу и режимам получения (время обработки 60 мин и последующее компактирование при температуре 450 °С и давлении 510 МПа) приведены в табл 2

Таблица 2. Свойства высоконаполненных КМ Си-^О, обработанных в планетарном активаторе в течение 60 мин

Материал Твердость, НУ Электропроводность, МСм/м КТР-106, 1/К (20-100 °С) Плотность, г/см3

Си-15%8Ю 230 ± 12 20,7 ± 0,4 11,3 ±0,6 6,9

Си-20%81С 279 ±8 12,7 + 0,4 10,6 ±0,5 6,3

Си-25%51С 288 ±8 10,0 ±0,3 10,0 ±0,5 5,9

4. Исследование и разработка композиционных материалов на основе системы

Си-Сг, полученных методом механического легирования <

Результаты проведенных ранее предварительных исследований механически легированных КМ на основе системы Си-Сг, а также анализ литературных данных показали, что содержание хрома, равное 50 масс %, является оптимальным с точки зрения получения наилучшего сочетания твердости и электрической проводимости Поэтому этот материал, полученный методом МЛ из крупных матричных частиц меди (< 5000 мкм), был взят в качестве объекта подробного изучения

Наиболее важным параметром в технологическом процессе изготовления механически легированных КМ, определяющим конечные свойства материала, является продолжительность МЛ Поэтому исследованию закономерностей изменения структуры и свойств материала в процессе высокоэнергетической обработки в планетарном активаторе в настоящих исследованиях было уделено самое пристальное внимание

О прохождении МЛ, контролируемого чередующимися процессами сварки и разрушения гранул КМ, первоначально судили по изменению среднего размера гранул Так, например, увеличение продолжительности высокоэнергетической обработки КМ Си 50%Сг с 1 до 5 ч приводит к увеличение доли самой мелкой фракции гранул с размером менее 50 мкм -с 20 до 48 % При этом средний размер гранул после 1 и 5 ч обработки в планетарном активаторе составляет соответственно 213 и 129 мкм Эти факты свидетельствуют об успешном протекании МЛ и прохождении формирования однородной структуры материала

Детальное изучение внутренней структуры гранул и компактных образцов КМ изучали с помощью световой и электронной микроскопии По данным сканирующей электронной микроскопии структура КМ Си-50%Сг после 1 ч обработки в планетарном активаторе представлена тремя составляющими (рис 7)' медь, образующая "электропроводный каркас", крупные частицы хрома и дисперсная смесь частиц твердых растворов на основе хрома и меди В последнем случае смесь частиц (Сг) и (Си) настолько дисперсна, что отдельные ее со-

ставляющие не различимы в сканирующем микроскопе даже при больших увеличениях Наличие дисперсных образований, представляющих собой смесь чередующихся чаепш (Сг) и (Си), подтверждается результатами электронной Оже-сканирующей микроскопии С увеличением продолжительности МЛ структура КМ становится более однородной и дисперсной и приобретает регулярный, статистический характер Так, например, после 5 ч обработки в планетарном активаторе структура КМ Си-50%Сг состоит в основном из равномерно распределенных дисперсных участков твердых растворов хрома и меди размером около 50 нм (см рис 7 б) Однако при этом продолжает присутствовать незначительное количество крупных частиц хрома размером 0,5-1 мкм, объемная доля которых составляет около 1,5 об %

Дисперсная смесь

(Си)

Рис. 7. Структура КМ Си-50%Сг после 1 (а) и 5 ч (б)* обработки в планетарном активаторе

С увеличением продолжительности обработки в планетарном активаторе происходит измельчение зерен твердых растворов меди и хрома (рис 8), а также увеличение микродеформации, о чем свидетельствовало уширение рентгеновских линий на снятых дифракго-граммах (оцененная таким образом плотность дислокаций в компактном образце не превышает 5-109 см'2) По данным просвечивающей электрогагой микроскопии, размер зерен в КМ Си-50%Сг, например, после 5 ч обработки в планетарном активаторе изменяется в диапазоне от 50 до 200 нм, что хорошо согласуется с данными рентгеноструктурного анализа Диспергирование всех составляющих структуры при МЛ является причиной роста твердости КМ Си-50%Сг с увеличением продолжительности обработки в планетарном активаторе (рис 9)

" Картина получена Кудатевым Д В

При этом твердость компактных образцов, компакгирован-ных при 650 °С, находится практически на том же уровне, что и микротвердость гранул КМ, что свидетельствует о высокой термической стабильности структуры

Однако наши исследования показали, что увеличение продолжительности МЛ приводит к возрастанию остаточной пористости компактных образцов (рис 10) Такое поведение, вероятно, связано с тем, что чем тверже гранулы КМ, тем они хуже подвергаются прессованию, и пластическое течение, необходимое для формирования плотного образца, затруднено Так, например, после 10 ч обработки твердость гранул достигает таких высоких значений (~ 700 НУ), что необходимое сцепление между ними при компак-тировании происходит еще в меньшей степени, и образец остается несколько рыхлым, вследствие чего увеличивается доверительный интервал твердости

150

2 ¡В 120

Й" 90

о

8- 60

г

13 30

0 1 2 3 4 5 6 Время обработки, ч

Рис. 8. Зависимость размера ОКР в компактных образцах КМ Си-50%Сг от времени обработки в планетарном активаторе

650

> 550 Я

¡.350

ш

250 150

♦ Твердость х ■ Длит твердость

250

200

100 50

01 23456789 10 11 Время обработки, ч

Рис.9. Зависимость твердости компактных образцов КМ Си-50%Сг от времени обработки в планетарном активаторе

3,5 3 (-

¡2'1

1,5 1 -0,5 0

х С

«ц^Х* ♦ пористость у' И плотность

7,95

7,9 1

7,85 £

7,8 1 ё

7,75 ^ 7,7

0 12 3 4

Время обработки, ч

Рис. 10. Зависимость пористости компактных образцов КМ Си-50%Сг от времени обработки в планетарном активаторе

Диспергирование структуры должно способствовать улучшению жаропрочности дис-персноупрочненных КМ, которая является одной из главных их особенностей Повышение длительной твердости КМ Си-50%Сг с увеличением продолжительности МЛ (см рис 9) мо-

жет быть связано с измельчением неко1 ерентных медному твердому раствору частиц хрома, препятствующих движению границ зерен во время деформации

На основе полученных результатов можно сделать вывод о том, что применение метода МЛ, за счет получения мелкого зерна медного твердого раствора, границы которого эффективно блокируются соизмеримыми с ним дисперсными частицами хрома, делает возможным получение уникального сочетания высоких прочностных свойств, как при комнатной, так и повышенных температурах

Термическая стабильность свойств, обусловленная дисперсностью и термической стабильностью структуры, равно как и жаропрочность, является важнейшей характеристикой дис-

персноупрочненных KM Cu-Cr О 100 200 300 400 500 600 7<Х> 800 900 1000 т ее оценки проводили сершо Температура отжига, С

320 g 280

í ^ | 200 ю а

н 160

120

Рис. 11. Зависимость твердости КМ Си-50%Сг, обрабо-танно! о в планетарном активаторе течение 1 ч, от температуры отжига (время выдержки 1 ч)

одночасовых отжигов КМ Си-50%Сг при различных температурах Из результатов оценки твердости после таких отжигов (рис 11) следует, что заметное снижение твердости начинается только при температурах выше 700 °С (температура компактирования - 650 °С)

Поскольку КМ Си-50%Сг может быть использован в каче-сгг.е материала для электрических контактов, в настоящей работе было уделено повышенное внимание оценке его электрической проводимости Из зависимости влияния продолжительности МЛ на электропроводность компактных

. 20 г

е i

16 L

3 3 12 8 3?

щ

X О

0 1 2

3 4 5 6 7 8 Время обработки, ч

9 10 11

образцов КМ Си-50%Сг вид- Рис- 11 'Зависимость электропроводности КМ Си-50%Сг

от времени обработки в планетарном активаторе но, что с увеличением времени

обработки в планетарном акшваторе электропроводность КМ непрерывно уменьшается (рис 12). Для выяснения основных причин снижения электрической проводимости был проведен анализ различных факторов, способных отрицательно влиять на это свойство В результате проведенного анализа было показано, что значительное влияние на снижение электропро-

водности в процессе МЛ оказывают остаточная пористость компактных образцов, уменьшение размера зерна медного твердого раствора, а также, вероятно, образование пересыщенного твердог о раствора хрома в меди Так, например, уменьшение размера зерна меди до 80 нм приводит к уменьшению электропроводности медной матрицы на - 30 %

Таким образом, было показано, что КМ Си-50%Сг обладает высоким значением твердости при достаточно высоких значениях электрической проводимости Тем не менее, анализ показывает, что уровень электропроводности этого КМ составляет всею не более 30 % от электропроводности чистой меди Повысить эту характеристику можно было бы путем снижения содержания хрома, например, до 30 масс % Однако в этом случае, как показали ранее проведенные исследования, происходит значительное снижение твердости КМ Повысить уровень электропроводности КМ при сохранении твердости могла бы замена некоторой доли хрома ниобием за счет перехода к тройной системе Си-Ст-ЫЬ Повышение электропроводности материала в этом случае может быть связано с тем, что образующийся в этой системе ин-терметаллид МЪСгч обладает значительно меньшей растворимостью в меди, чем хром в двойной системе Си-Сг В связи с этим, одной из задач настоящей работы являлось исследование возможности получения с помощью метода МЛ КМ на основе меди, упрочненного частицами фазы >)ЬСг2

Предварительные исследования показали, что в результате совместной высокоэнергетической обработки медной стружки, поропгков хрома и ниобия при получении КМ Си-15%Сг-15%"\ГЬ образование интерметаллида не происходит Отсутствие фазообразования, вероятно, было связано со значительной неоднородностью структуры Частицы ниобия, имеющие изначально довольно крупный размер, в процессе обработки довольно плохо подвергались измельчению При этом именно измельчение частиц ниобия и хрома должно было способствовать формированию однородной структуры, необходимой для установления между ними наибольшей контактной поверхности и последующему протеканию реактивной диффузии Предварительное измельчение смеси №>-Сг и ее последующее введение в медь не привели к каким-либо существенным изменениям, за исключением повышения твердости материала В результате проведенных исследований было установлено, что, по данным рентгеновского фазового анализа, образование фазы М>Сг2 достигается в результате высокотемпературного отжига механически легированной смеси >1Ь-50масс %Сг Продолжительная высокоэнергетическая обработка (15 ч) вследствие интенсификации диффузионных процессов способствует взаимному растворению ниобия и хрома Последующий после МЛ высокотемпературный отжиг (1000 °С) вызывает синтез интерметаллида, тем самым, приводя систему в равновесное состояние Термически активированную смесь №-50%Сг использовали в качестве лигатуры при получении методом МЛ КМ на основе меди

Анализ структуры показал, что полученный КМ Си-30%ЫЬСг2 состоит из двух основных структурных составляющих твердый раствор на основе меди и дисперсная смесь гранул и частиц №>Сг2 В результате проведенных исследований было выявлено, что использование при изготовлении КМ на основе системы Си-Сг-ИЬ лигатуры, содержащей фазу №>Сг2, имеет положительное влияние на структуру и свойства материала Свойства механически легированных КМ на основе системы Си-Сг-1ЧЪ, полученных различными способами, приведены в табл 3

Таблица 3. Свойства КМ на основе системы Си-Сг-МЪ, полученных различными методами

(время обработки 1 ч)

Материал Твердость (НУ) Электропроводность, МСм/м Пористость, % Плотность, г/см3

Си-15%Сг-15%]МЪ" 132 А 8 17,5 ± 1,2 4,7 8,2

Си-30%(ЫЪ+Сг)" 226 ±7 21,3 ± 1 3,7 8,3

Си-30%(М>Сг2+Сг)™ 264 ±9 23,0 + 0,3 3,7 8,3

- совместная обработка, - использование предварительно измельченной смеси МЪ-Сг, - использование

лигатуры, содержащей фазу М>Сг2

Таким образом, в настоящей работе была показана принципиальная возможность получения КМ на основе системы Си-Сг-МЬ с применением метода МЛ Однако приведенный выше способ получения дисперсноупрочненного КМ отличается большой трудоемкостью, что ограничиваег ею широкое практическое применение Поэтому в качестве объекта для дальнейшего внедрения было принято решение рассматривать механически легированный КМ Си-50%Сг

По лшературным данным, одним из главных достоинств хрома является его способность повышать дугостойкость материала, что особенно важно для разрывных электрических контактов В связи с этим в настоящей работе исследовали способность КМ Си-50%Сг противостоять эрозии (потере массы) в условиях протекания электрической дуги

Результаты этих испытаний, а также испытаний па износостойкость приведены в табл 4 Из этой таблицы видно, что хром способствует уменьшению эрозии меди примерно в 4 раза При этом увеличение времени обработки в активаторе КМ Си-50%Сг с 1 до 5 ч приводит к некоторому снижению потери массы материала под воздействием дуги, а 1акже к повышению износостойкости (см табл 4) При этом коэффициент трения в обоих случаях составил 0,47, что демонстрирует хорошие антифрикционные свойства

Таким образом, как по- Таблица 4 Результаты испытаний на потерю массы ма-казали проведенные исследова- териала под действием электрической дуги и износ

ния, механически легированный КМ Си-50%Сг обладает высоким уровнем свойств, необходимым для его использования в качестве разрывных электрических контактов Структура нового материала, обеспечивающая требуемый комплекс эксплуатационных свойств, состоит из частиц медного твердого раствора, образующих "электропроводный каркас", с размером зерна порядка 100 нм и равномерно распределенных в нем частиц хрома со средним размером менее 0,5 мкм Свойства КМ Си-50%Сг, полученного после различных времен обработки, представлены в табл 5

Таблица 5. Свойства дисперсноупрочненного КМ Си-50%Сг, полученного после различного времени МЛ

Время обработки, Твердость, ИВ,350 Элекггропроводность, Плотность,

ч НУ МСм/м г/см

1 320+ 10 80 ± 1 17,3 + 0,5 7,9

3 490.1 11 109 ± 5 13,0 ±0,5 7,8

5 610 ± 12 128 ±4 11,0 ±0,3 7,8

На основе детальною анализа структуры и свойств в настоящей работе был разработан Технологический Процесс изготовления дугостойких контактов из дисперсноупрочненного КМ Си-50%Сг, включающий следующие основные этапы высокоэнергетическая обработка исходного сырья, состоящего из предварительно измельченной токарной и/или фрезерной медной стружки размером 1000-5000 мкм и порошка хрома размером 1 мкм в количестве 50 масс %, в течение 1-5 ч, последующее двухстадийное компактирование гранул КМ и соединение полученной дугостойкой части контакта с медным контактодержателем путем высокотемпературной пайки

КМ Си-50%Сг, полученный по разработанной ¡ехнологии, был опробован и затем внедрен на Московско - Павелецкой дистанции электроснабжения железной дороги в качестве дугогасительных контактов быстродействующею автоматического выключателя типа ВАБ-28 Электрические контакты на основе этого материала работают при напряжении по-

(скольжение без смазки)

Материал Потеря массы, г Износ,

(для пары электродов) мм3/кН/м

Медь 8,7 -

КМ Си-50%Сг, 1 ч 2,51 3,01

КМ Си-50%Сг, 5 ч 2,16 0,11

стоянного гока 3,3 кВ и силе тока до 4 кЛ При этом количество отключений, сопровождающихся прохождением дуги, составляет от 40 до 80 раз в месяц

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1 Методами световой, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, Оже-сканирующей микроскопии микрорентгеноспектрального и рентгсноструктурного анализа, а также путем оценки основных механических, физических и технологических свойств изучены КМ на основе систем Си-БЮ, Си-Сг и Си-Сг-ЫЪ, полученные методом механического легирования из крупных медных частиц размером до 5000 мкм, в том числе токарной и фрезерной стружки

2 Показано, что структура КМ Си - (15-35) %8Ю, полученных из медных частиц размером 1000-5000 мкм и частиц размером 10 мкм, после МЛ и последующего компакти-рования состоит из медной матрицы с размером зерна -0,1 мкм и частиц карбида кремния размером 8-0,02 мкм

3 Впервые установлено, что наиболее эффективно МЛ проходит при повышении объемной доли карбида кремния до некоторого критического значения V*, соответствующего ~ 50 % Увеличение содержания Й1С выше У„ (> 50 об %) приводит к значительному снижению скорости формирования однородности структуры при МЛ и, как следствие, к снижению основных свойств КМ

4 Показано, что в результате МЛ и последующего компактирования в КМ Си-50%Сг, полученном из медных частиц размером 1000-5000 мкм, формируется структура, состоящая из медного твердого раствора, образующего "электропроводный каркас", с размером зерна 0,08-0,13 мкм и равномерно распределенных в нем частиц твердого раствора на основе хрома размером 1-0,05 мкм Твердость такого материала достигает значения ~ 600 НУ при удельной электрической проводимости ~ 10 МСм/м

5 Проведен анализ причин снижения электрической проводимости механически легированного КМ Си-50%Сг с увеличением продолжительности обработки в планетарном активаторе Показано, что значительный вклад в снижение электрической проводимости этого КМ вносят измельчение зерна медного твердого раствора, а также остаточная пористость компактных образцов

6 Показана возможность получения механически легированного КМ Си-30%№Сг2, структура которого состоит из твердого раствора на основе меди и распределенных в нем гранул и частиц №Сгг Предложенная технологическая схема получения такого КМ состоит из предварительного получения лигатуры высокоэнергетической обработкой порошковой

смеси Nb-50%Cr и ее последующего отжига до получения фазы NbCft, а также завершающей операции MJI смеси заданного состава, состоящей из частиц меди и лип атуры МЬСгг

7 Разработан технологический процесс (включая Проект технолог ической документации) изготовления высоконаполненных КМ на основе системы Cu-SiC Показано, что, например, KM Cu-25%SiC после 60 мин обработки в планетарном активаторе и последующего компактирования при температуре 450 °С и давлении 510 МПа имеет следующие свойства средний КТР (20 - 100 °С) - 10' 10^ К"1, электропроводность - 10,0 ± 0,3 МСм/м, твердость 288 -I 8 HV, плотность 6,2 г/см3

8 Разработан, опробован и внедрен в условиях Московской железной дороги KM Си-50%Сг, а также разработан Технологический Процесс изготовления дугостойких контактов из этого KM KM Cu-50%Cr, например, после 1 ч обработки в активаторе и компактирования при температуре 650 °С и давлении 760 МПа имеет следующие свойства HV 320 ± 10, HB,350 80 ± 1, электропроводность 17,3 -t 0,5 МСм/м

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1 Аксенов А А, Кудашов Д В , Просвиряков А С , Портной В К , Гершман И С Исследование, разработка и опробование композиционных материалов на основе меда, получаемых методом механического легирования // Прочность неоднородных структур (ПРОСТ-2002) Тез докл I Евразийской научно-практической конференции Москва, 16-18 апреля 2002 -С 90

2 Патент № 2202642 РФ, МПК6 С22С1/05, B22F9/04 Способ изютовдения композиционного материала на основе меди и композиционный материал, изготовленный этим способом / Аксенов А А, Гершман И С , Кудашов Д В , Просвиряков А С , Портной В К , Московский государственный институт стали и сплавов - № 2001126239; Заяв 26 09 2001, Опубл 20 04 03, Бюл № 11

3 A A Aksenov, D V Kudashov, A S Prosviryakov, I S Gershman, A N Solomn The Study of the Structure and Properties of ODS Materials Based on the Cu-SiC System and Obtained by Mechanical Alloying "MATERIALS WEEK 2002 - Proceedings", Ed/ Werkstoffivoche-Partnerschaft Gbr, Publisher Werkstoff-Informationsgeselschaft mbH, Frankfurt, 2003

4 Просвиряков А С , Аксенов А А Исследование структуры и свойств композиционных материалов на основе меди, получаемых методом механического легирования // Прочность неоднородных структур (IIPOCT-2004) Тез докл II Евразийской научно-практической конференции Москва, 20-22 апреля2004 -С 81

5 Просвиряков А С , Аксенов А А, Гершман И С Разработка электротехнических композиционных материалов на основе меди с нанокристаллической структурой, получае-

мых методом механического легирования // Новые перспективные материалы и технологии их получения - 2004' Сб науч тр международной конференции R 2-х т Т 1 / Волгоград, roc техн ун-т, Волгоград, 2004 - С 123-124

6 А А Аксенов, А С Просвиряков, M Е Самошина, А H Солонин, С В Медведева Механически легированные композиционные материалы на основе меди и алюминия с высокой объемной долей керамических частиц, предназначенные для получения оснований микросхем больших компьютеров // Научно-технологическое обеспечение инновационной деятельности предприятий, институтов и фирм в металлургии Материалы семинара В 2-х т Т

^ 2 /Подред КожиговаЛВ и Дуба А В -М МИСиС, 2004 -С 605-606

7 А А Аксенов, А С Просвиряков, И С Гершман, С В Медведева Элекгроконтакгы из механически легированных композиционных материалов на основе системы медь-хром // Научно-технологическое обеспечение инновационной деятельности предприятий, институтов и фирм в металлургии Материалы семинара В 2-х т Т 2 / Под ред Кожитова Л В и Дуба A.B. - M МИСиС, 2004 - С 737 - 738

8 Аксенов А А, Просвиряков А С , Кудашов Д В , Гершман И С Структура и свойства композиционных материалов на основе системы Cu-C'r, полученных методом механического легирования//Известия ВУЗов Цветная металлургия -2004 -№6 С 39-46

л г

Издательская лицензия ЛР № 065802 от 09.04.98. Подписано в печать25.04.2005. Усл. печ. л. 1,5 Тираж 100 экз. Заказ 217.

Отпечатано в типографии ООО «Мультипринт» 121352, г. Москва, ул. Давыдковская, д. 10, корп. 6. Тел.: 230-44-17 доб.: 26; 518-76-24

?

os. s

РНБ Русский фонд

2005-4 43347

471

19 МАЙ 2005

ВВЕДЕНИЕ

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 36 Выводы по разделу

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

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. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МЕХАНИЧЕСКИ ЛЕГИРОВАННЫХ, ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ, УПРОЧНЕННЫХ ЧАСТИЦАМИ КАРБИДА КРЕМНИЯ

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

Выводы по разделу

4. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Cu-Cr, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ МЕХАНИЧЕСКОГО ЛЕГИРОВАНИЯ

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

Выводы по разделу 4 ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ Список использованной литературы Приложения

Актуальность работы

В настоящее время традиционные материалы на основе меди не могут обеспечить растущие требования электротехнической промышленности, где необходимы не только высокая электрическая проводимость, но и другие высокие механические, физические и эксплуатационные свойства, такие как прочность, твердость при комнатной и повышенной температуре, термическая стабильность, дугостойкость. Наиболее эффективными с точки зрения сочетания этих перечисленных и других свойств могут являться композиционные материалы (КМ) на основе меди, упрочненные дисперсными частицами, в качестве которых могут использоваться, например, тугоплавкие металлы и керамика.

Одним из современных и перспективных методов получения дисперсноупрочнен-ных КМ является метод механического легирования (MJI). Этот метод позволяет достичь однородной, нанокристаллической структуры материала, в котором компоненты взаимно не растворены, чего бывает сложно или почти невозможно добиться другими способами. Дисперсноупрочненные КМ на основе меди, полученные методом MJI, отличаются уникальным сочетанием эксплуатационных свойств и могут быть использованы в качестве, например, разрывных электрических контактов.

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, посвященный получению дисперсноупрочненных КМ с применением крупных частиц медного вторичного сырья, в литературе практически не изучен.

Разработка дисперсноупрочненных КМ на основе меди, получаемых методом MJI с использованием измельченного вторичного сырья, позволило бы снизить их себестоимость и, соответственно, расширить области применения материалов данного класса. Разработка же новых материалов невозможна без проведения комплексного исследования их структуры и свойств на разных этапах MJ1. При этом, несмотря на то, что в последнее время все больше внимания стало уделяться механически легированным КМ, все же существует ряд пробелов в их изучении, что обусловлено огромным выбором компонентов и технологий изготовления, особенно в случае высоколегированных материалов.

В связи с этим и была поставлена настоящая работа.

Цель работы: Исследовать структуру и ее влияние на свойства высоколегированных, дисперсноупрочненных КМ на основе систем Cu-SiC и Cu-Cr, полученных методом MJ1 с использованием в качестве исходного сырья крупных матричных частиц меди, в том числе вторичного сырья (стружковые отходы); на основе полученных закономерностей предложить для внедрения оптимальные составы материалов и технологические схемы получения изделий из них.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить влияние содержания частиц карбида кремния в широком интервале концентраций (15-35 масс.%), а также продолжительности MJ1 на формирование структуры и свойств КМ на основе системы Cu-SiC.

2. Предложить для внедрения экономичный, высокотвердый, электро- и теплопроводный и термически стабильный КМ на основе системы Cu-SiC. Разработать технологический процесс его получения.

3. Исследовать влияние продолжительности высокоэнергетической обработки в планетарном активаторе на формирование структуры и важнейшие свойства KM Си-50масс.%Сг.

4. Выяснить принципиальную возможность получения КМ на основе системы Си-Cr-Nb с применением метода MJI.

5. Разработать новый экономичный КМ на основе системы Cu-Cr, предназначенный для использования в качестве дугостойких, разрывных электрических контактов, а также технологический процесс его изготовления.

Научная новизна

1. Установлены закономерности формирования структуры и ее влияние на свойства механически легированных КМ Си - (15-35) Macc.%SiC и Си-50 масс.%Сг, полученных из крупных медных частиц размером 1000-5000 мкм. Показано, что в результате MJI и последующего компактирования структура КМ состоит из медного твердого раствора, образующего "электропроводный каркас", с размером зерна - 0,1 мкм и упрочняющих частиц (SiC или Сг) размером 8-0,05 мкм.

2. Впервые, на примере механически легированных КМ на основе меди, показано, что эффективность (скорость) протекания MJI, в случае использования крупных матричных частиц меди (< 5000 мкм), повышается с увеличением объемной доли SiC только до некоторого критического порога VK, равного — 50 об.%. Дальнейшее увеличение содержания SiC приводит к значительному снижению скорости формирования однородной структуры вследствие подавления важнейшей стадии MJI - сварки гранул между собой.

3. Проведена оценка основных причин снижения электрической проводимости КМ Cu-50%Cr с увеличением продолжительности MJI. Выявлено, что наибольший вклад в снижение электропроводности вносят измельчение зерна медного твердого раствора и образование после компактирования образцов остаточной пористости.

4. Показана принципиальная возможность получения КМ на основе меди, упрочненного частицами фазы Лавеса NbCr2, методом МЛ. Такая возможность реализуется путем предварительного получения механически легированной лигатуры Nb-50%Cr, ее последующего термического активирования отжигом при температуре 1000 °С до образования фазы NbCr2 и окончательной высокоэнергетической обработки смеси Cu-NbCr2 для получения дисперсноупрочненного материала.

Практическая значимость работы

1. Разработан технологический процесс (включая Проект технологической документации) изготовления деталей электротехнического назначения из механически легированных, высокопаполненных (до 50 об.% SiC) КМ на основе системы Cu-SiC, обладающих низким значением линейного коэффициента термического расширения, а также высокой тепло- и электропроводностью. Показано, что, например, KM Cu-25%SiC после 1 ч обработки в планетарном активаторе и компактировании при 450 °С обладает следующим оптимальным сочетанием свойств: средний КТР (20 - 100 °С) - 10-Ю"6 К"1, электропроводность - 10,0 ± 0,3 МСм/м, твердость - 288 ± 8 HV, плотность - 6,2 г/см3.

2. Предложен, опробован и внедрен в условиях Московской железной дороги в качестве дугостойких электрических контактов экономичный KM Cu-50%Cr, полученный методом МЛ. После 1 ч обработки в активаторе и компактировании при 650 °С КМ обладает следующим оптимальным сочетанием свойств: HV 320 ± 10, HBj350 80 ± 1, электропроводность 17,3 ± 0,5 МСм/м.

3. Разработан Технологический Процесс изготовления экономичного, дисперсноупрочненного KM Cu-50%Cr, включающий высокоэнергетическую обработку в планетарном активаторе сырья, состоящего из предварительно измельченной медной стружки размером < 5000 мкм и порошка хрома размером 1 мкм в количестве 50 масс.%, и последующее компактирование полученных гранул. МЛ указанной смеси предложено проводить в инертной атмосфере при продолжительности обработки не менее 1 ч. Компактирование предложено проводить по двухстадийной схеме путем предварительного, двухстороннего холодного прессования и последующего прессования при температуре 650 °С до достижения плотности, не менее 95 % от теоретической. Способ изготовления КМ защищен патентом РФ № 2202642.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Методами световой, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, Оже-сканирующей микроскопии, микрорентгеноспектрального и рентгеноструктур-ного анализа, а также путем оценки основных механических, физических и технологических свойств изучены КМ на основе систем Cu-SiC, Cu-Cr и Cu-Cr-Nb, полученные методом механического легирования из крупных медных частиц размером до 5000 мкм, в том числе токарной и фрезерной стружки.

2. Показано, что структура КМ Си - (15-35) %SiC, полученных из медных частиц размером 1000-5000 мкм и частиц SiC размером 10 мкм, после MJ1 и последующего ком-пактирования состоит из медной матрицы с размером зерна - 0,1 мкм и частиц карбида кремния размером 8-0,02 мкм.

3. Впервые установлено, что наиболее эффективно MJ1 проходит при повышении объемной доли карбида кремния до некоторого критического значения VK, соответствующего - 50 %. Увеличение содержания SiC выше VK (> 50 об.%) приводит к значительному снижению скорости формирования однородности структуры при МЛ и, как следствие, к снижению основных свойств КМ.

4. Показано, что в результате МЛ и последующего компактирования в KM Си-50%Сг, полученном из медных частиц размером 1000-5000 мкм, формируется структура, состоящая из медного твердого раствора, образующего "электропроводный каркас", с размером зерна 0,08-0,13 мкм и равномерно распределенных в нем частиц твердого раствора на основе хрома размером 1-0,05 мкм. Твердость такого материала достигает значения ~ 600 HV при удельной электрической проводимости - 10 МСм/м

5. Проведен анализ причин снижения электрической проводимости механически легированного KM Cu-50%Cr с увеличением продолжительности обработки в планетарном активаторе. Показано, что значительный вклад в снижение электрической проводимости этого КМ вносят измельчение зерна медного твердого раствора, а также остаточная пористость компактных образцов.

6. Показана возможность получения механически легированного KM Си-30%NbCr2, структура которого состоит из твердого раствора на основе меди и распределенных в нем гранул и частиц NbCr2. Предложенная технологическая схема получения такого КМ состоит из предварительного получения лигатуры высокоэнергетической обработкой порошковой смеси Nb-50%Cr и ее последующего отжига до получения фазы NbCr2, а также завершающей операции МЛ смеси заданного состава, состоящей из частиц меди и лигатуры NbCr2.

7. Разработан технологический процесс (включая Проект технологической документации) изготовления высоконаполненных КМ на основе системы Cu-SiC. Показано, что, например, KM Cu-25%SiC после 60 мин обработки в планетарном активаторе и последующего компактирования при температуре 450 °С и давлении 510 МПа имеет следующие свойства: средний КТР (20 - 100 °С) - ЮТ О"6 К'1, электропроводность - 10,0 ± 0,3 МСм/м, твердость 288 ± 8 HV, плотность 6,2 г/см3.

8. Разработан, опробован и внедрен в условиях Московской железной дороги КМ Cu-50%Cr, а также разработан Технологический Процесс изготовления дугостойких контактов из этого KM. KM Cu-50%Cr, например, после 1 ч обработки в активаторе и компактирования при температуре 650 °С и давлении 760 МПа имеет следующие свойства: HV 320 ± 10, HBi350 80 ± 1, электропроводность 17,3 ± 0,5 МСм/м.

1. Смирягин А. П., Смирягина Н. А., Белова А. В. Промышленные цветные металлы и сплавы. М.: Металлургия, 1974.

2. Колачев Б. А., Ливанов В. А., Елагин В. И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: МИСИС, 1999.

3. 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.

4. Журавлева JI.В. Электроматериаловедение. -M.: ПрофОбрИздат, 2001.

5. 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.

6. 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.

7. Порошковая металлургия и напыленные покрытия / Под ред. Митина Б.С. М.: Металлургия, 1987.

8. Карпинос Д. М., Тучинский Л.И., Вишняков Л.Р. Новые композиционные материалы. Киев: Вища школа, 1977.

9. Сайфуллин Р.С. Неорганические композиционные материалы. М.: Химия,1983.

10. Современные композиционные материалы / Под ред. Браутмана Л., Крока Р. Пер с англ. М.: Мир, 1970.

11. 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.

12. Композиционные материалы с металлической матрицей / Под ред. Крейдера К. М: Машиностроение, 1978.

13. Портной К.И., Бабич Б.Н. Дисперсноупрочненные материалы. М.: Металлургия, 1974.

14. Suryanarayana С. Mechanical alloying and milling // Progress in Materials Science, 2001, vol. 46, pp.1-184.

15. R.Sundaresan, F.H.Froes. Mechanical alloying // Journal of metals, 1987, No. 8, pp. 22 27.

16. Молчанов В.И., Селезнева О.Г., Жирнов Е.Н. Активация минералов при измельчении.-М.: Недра, 1988.

17. J. S. Benjamin, Т. E. Volin. The Mechanism of Mechanical Alloying // Metallurgical Transactions, 1974, vol. 5, pp. 1929 1934.

18. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. Новосибирск: Наука, 1986.

19. L.Lii, М.О. Lai. Mechanical Alloying / Boston: Kluwer Academic Publishers,1998.

20. Benjamin J.S. Dispersion strengthened superalloy by mechanical alloying // Metallurgical Transactions A, 1970, vol. l,No. 10, pp. 2943 -2951.

21. Хайнике Г. Трибохимия: Пер. с англ. М.: Мир, 1987.

22. Бутягин П.Ю. Разупрочнение структуры и механические реакции в твердых телах // Успехи химии. 1984. - Т. 53. - № 11. - С. 1769 - 1788.

23. Штремель М.А. Об участии диффузии в процессах механического легирования // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. - № 8. - С. 10-12.

24. 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.

25. 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.

26. 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.

27. 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.

28. 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.

29. Золоторевский B.C. Механические свойства металлов. M.: МИСИС, 1998.

30. 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.

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.

32. 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.

33. 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.

34. 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.

35. 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.

36. 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.

37. 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.

38. 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.

39. Скаков Ю.А. Высокоэнергетическая холодная пластическая деформация, диффузия и механохимический синтез // Металловедение и термическая обработка металлов -2004.-№4.-С. 3- 11.

40. И.И. Новиков. Теория термической обработки металов. М.: Металлургия,1986.

41. D. Kudashov. Oxiddispersionsgehartete Kupferlegierungen mit nanoskaligem Ge-flige: Dis. . Dr.-Ing. Freiberg, 2002.

42. D. G. Morris, M. A. Morris. Mechanical Alloying of Copper BCC Element Mixtures // Scripta Metallurgica et Materialia, 1990, vol. 24, pp. 1701 - 1706.

43. 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.

44. 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.

45. 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.

46. Технология вторичных цветных металлов / Под ред. Худякова И.Ф. М.: Металлургия, 1981.

47. Кипарисов С.С. Использование вторичных металлов в качестве сырья для получения порошков и порошковых изделий // Порошковая металлургия. 1985. -№ 10.

48. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В 3 т.: Т.2 Под общ. ред. Н.П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1997.

49. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов: Справочник: В 2 т.: Т.1 / Пер. с англ. М.: Металлургиздат, 1962.

50. Применение композиционных материалов в электротехнике. Аналитическая справка.-М.: Информэнерго, 1989.

51. U.S. Patent No. 5972068, С22 Cl/04. Contact material for vacuum valve / S. Tsu-neyo, Y. Atsushi, K. Takashi, O. Tsutomu. October 26, 1999.

52. U.S. Patent No. 6350294, C22 Cl/05. Powder-metallurgically produced composite material and method for its production / G. Renner, U. Siefken. February 26,2002.

53. DE Patent No. 3226604, C22 Cl/04. Verfahren zum Herstellen eines Verbund-werkstoffes auf Cr-Cu-Basis fur Mittelspannungs-Vakuum-Leistungsschalter / H. Kippenberg, H. Hapsler. Januar 19,1984.

54. DE Patent No. 3347550, C22 Cl/04. Verbundwerkstoff aus Chrom und Kupfer, Verfahren zu dessen Herstellung sowie Formteilkontaktstuck aus diesem Werkstoff / H. Schreiner. -Juli 11, 1985.

55. 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.

56. 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.

57. 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.

58. 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.

59. Захаров М.В., Захаров A.M. Жаропрочные сплавы. М.: Металлургия, 1972.

60. Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник. М.: Машиностроение, 2004.

61. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди / Под ред. Абрикосова Н. Х.-М.: Наука, 1979.

62. Николаев А.К. Новиков А.И., Розенберг В.М. Хромовые бронзы. М.: Металлургия, 1983.

63. U.S. Patent No. 4737340, С22 С1/04. High performance metal alloys / B. Dolgin. -April 12, 1988.

64. 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.

65. Эллиот Р.П. Структуры двойных сплавов: Справочник: В 2 т. Т.1: Пер. с англ. -М.: Металлургия, 1970.

66. Мальцев М.В., Байков А.И., Соловьев В.Я. Технология производства ниобия и его сплавов. М.: Металлургия, 1966.

67. 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.

68. U.S. Patent No. 5889220, B22 F9/00. Copper-tungsten alloys and their manufacturing methods / N. Akiyoshi, K. Nakada, K. Koda, H. Yamabe, M. Nakayama. March 30, 1999.

69. U.S. Patent No. 5686676, C22 C27/04. Process for making improved copper/tungsten composites / D. E. Jech, J. L. Sepulveda. November 11, 1997.

70. Косолопова Т.Я. Карбиды. M.: Металлургия, 1968.

71. Неметаллические тугоплавкие соединения / Косолопова Т.Я., Андреева Т.В., Бартницкая Т.С. и др. М.: Металлургия, 1985.

72. 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.

73. 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

74. Mechanical Alloying in a Planetary Mill // Werkstoffwisenschaft und Werkstofftechnogie, 2000, vol. 31, pp. 1048- 1055.

75. Солонин A.H. Исследование и разработка композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов, полученных методом механического легирования: Дис. . канд. техн. наук. М., 2004.

76. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев J1.H. М.: Металлургия, 1982.

77. 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.

78. Лившиц Б.Г., Крапошин B.C., Липецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980.

79. 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.

80. J Kovacik. Electrical conductivity of two-phase composite material // Scripta Materialia, 1998, vol. 39, No. 2, pp. 153 157.

81. Композиционные материалы. Поверхности раздела в металлических композитах / Под ред. А. Меткалфа. М.: Мир, 1978.

82. Новиков И.И., Розин К.М. Кристаллография и дефекты кристаллической решетки. М.: Металлургия, 1990.

83. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. 3-е изд. - М.: Металлургия, 1970.

84. Е.Н. Sondheimer. The Mean Free Path of Electrons in Metals // Advance of Physics, 1952, vol. 1, No. 1, pp.1 -43.

85. Pearson W.B. The Handbook of lattice spacings and structures of metals and alloys. -NY.: PergamonPress, 1967.

86. Физическое металловедение: В 3-х т. / Под ред. Кана Р.У. Т.1: Атомное строение металлов и сплавов: Пер. с англ. М.: Мир, 1967.

87. Дж. Займан. Электроны и фононы. Теория явлений переноса в твердых телах: Пер. с англ. М.: ИЛ, 1962.