Получение композиционных материалов на основе электроэрозионных микропорошков легкоплавких сплавов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ МИКРОПОРОШКОВ ЛЕГКОПЛАВКИХ СПЛАВОВ
Кадыркулов Уланбек Субанкулович
канд. хим. наук, научный сотрудник, Институт химии и химической технологии Национальной академии наук Кыргызской Республики, 720 071, Кыргызская Республика, г. Бишкек, проспект Чуй 267
E-mail: ulan-s@yandex. ru
PRODUCTION OF COMPOSITE MATERIALS ON THE BASIS OF FUSIBLE ALLOYS MICROPOWDERS PRODUCED
BY SPARK EROSION
Ulanbek Kadyrkulov
Candidate of Chemical Sciences, Research scientist, Institute of Chemistry and Chemical Technology of National Academy of Sciences, 720 071, Kyrgyzstan, Bishkek, Chui avenue 267
АННОТАЦИЯ
В настоящей работе изложены данные по получению композиционных материалов на основе микропорошков легкоплавких сплавов, полученных электроэрозионным методом. Получение микропорошков легкоплавких сплавов на основе олова было реализовано на электроэрозионной лабораторной установке гранульного типа в жидкой среде с внешним охлаждением. По данным рентгенофазового анализа, полученные электроэрозионные микропорошки легкоплавких сплавов имеют быстрозакаленную и аморфизированную структуру. Для выяснения особенностей структуры, зависящей от условий формирования частиц и прогнозирования поведения электроэрозионных микропорошков легкоплавких сплавов при практическом
Кадыркулов У. С. Получение композиционных материалов на основе электроэрозионных микропорошков легкоплавких сплавов // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2016. № 5 (23). URL: http: //7universum. com/ru/nature/archive/item/3151
применении в качестве электротехнических материалов, было проведено металлографическое исследование микроструктуры и измерение электросопротивления полученных композиционных материалов. Химическим травлением металлографических шлифов композитных материалов установлено, что форма частиц композитов имеет однородную мелкокристаллическую структуру с неправильной развитой поверхностью со слабым закислением частиц по межзеренным границам. Также при термообработке композитов в температурных пределах 60 0С и 120 0С на воздухе, изменений в структуре не обнаружено. При измерении электросопротивления полученных композитов наблюдаются более низкие показания электросопротивления по сравнению с исходными сплавами и спрессованными электроэрозионными микропорошками легкоплавких сплавов. Измерение электросопротивления термообработанных композитных материалов дало еще более низкие показания электросопротивления. Полученные композитные материалы содержат до 80% медного микропорошкового наполнителя и перспективны для применения в качестве электротехнических материалов.
ABSTRACT
The article presents data on the obtaining of composite materials based on micro powders of fusible alloys produced by the electroerosion method. Obtaining tin-based alloys of fusible micropowder is done in a laboratory setting of granular type in a liquid medium with external cooling. According to X-ray diffraction obtained electroerosion low-melting alloys have rapidly quenched and amorphous structure. To clarify structural features, depending on conditions of formation of particles and prediction of behavior of electroerosion micro powders fusible alloys in practical use as a material for electrical installations, a study of metallographic microstructure and measuring the electrical resistance of the obtained composite materials is conducted. By chemical etching of metallographic polished sections of composite materials it is revealed that the particle shape of composites has a uniform finegrained structure with an irregular surface area with a weak acidification of the particle grain boundaries. Also, under the heating of composites in the temperature
range of 60 0С and 120 0С in the air, changes are not found in the detected structure. When measuring the electrical resistance of obtained composites there are lower resistivity indicators in comparison with baseline alloys and compacted electroerosion micropowders of fusible alloys. Measurement of the electrical heat-treated composite materials give even lower resistivity indicators. Obtained composite materials contain up to 80% of copper and microparticulate filler and are promising for use as electrical materials.
Ключевые слова: композиты, легкоплавкие сплавы, электроэрозия, медный порошок.
Keywords: composites, fusible alloys, spark erosion, copper powder.
Введение. В настоящее время с развитием радиоэлектроники и техники актуальна проблема создания новых высокоэффективных материалов, в особенности композиционных, обладающих повышенными физико-химическими и высокими технологическими и эксплуатационными свойствами, а также разработка новых простых эффективных, ресурсосберегающих, нетоксичных, экономичных технологий их получения.
Известно, что легкоплавкие сплавы широко применяются в качестве низкотемпературных припоев и паяльных паст в радио- и электротехнике [4]. Для изготовления композиционных материалов, чтобы использовать их в качестве припоев, или специальных материалов различного назначения, порошки должны обладать целым комплексом различных физико-химических и механических свойств [3]. Например, для припоев или паяльных паст порошки должны иметь сферическую форму с определенными размерами частиц. Для прессования из порошков закладных элементов в виде таблеток или колец форма частиц порошка должна быть неправильной с развитой поверхностью, обладающей высокой пластичностью.
Ранее [1] простым и эффективным электроэрозионным методом в жидкой среде получены микропорошки легкоплавких сплавов на основе олова
с быстрозакаленной и аморфизированной структурой. Эти микропорошки перспективны для широкого применения в различных отраслях промышленности в качестве припоев и композиционных материалов.
В настоящей работе была поставлена цель получить композиционные материалы на основе электроэрозионных микропорошков легкоплавких сплавов с наполнителем электролитическим медным порошком и исследовать их микроструктуру и электропроводность, для использования в качестве токопроводных композитных материалов для специальных целей.
Экспериментальная часть. Процесс получения аморфных и быстрозакаленных порошков легкоплавких сплавов на основе олова был реализован на лабораторной установке гранульного типа периодического действия генератором электрических импульсов на базе тиристора ТЧ-100, с частотой следования импульсов 50 Гц, ёмкостью разрядного контура 10 мкФ, питающим напряжением 220 В.
Для получения композитов использовали электроэрозионные микропорошки легкоплавких сплавов на основе олова, в качестве наполнителя -электролитический медный порошок со средней дисперсностью 10−30 ц. Процесс прессования микропорошков проводился на гидравлическом децимальном прессе ДП-36 под давлением от 25 до 100 атм/см2. Термообработка полученных композитов проводилась при 120 0С и при 60 0С для сплава Вуда в течение 8 часов на воздухе.
Исследование микроструктуры композитов проводилось с помощью оптического вертикального металлографического микроскопа МИМ-7 В. Для химического травления металлографических шлифов композитных материалов использовали реактив для травления: уксусная кислота — этиловый спирт в соотношениях 5: 100 [2]. Измерение объемного электросопротивления исходных сплавов и полученных композитов с размерами образцов в виде таблеток ё=4,5шш, И=1тш проводилось на цифровом мультиметре ДТ-838.
Результаты. По данным металлографического исследования было выявлено, что форма частиц композитов имеет однородную
мелкокристаллическую структуру с неправильной развитой поверхностью со слабым закислением частиц по межзеренным границам (рис. 1).
а Ь с


Щ ,
ад
а?'- •. *!• V*- -. 4,
Рисунок 1. Микрошлиф композита сплава Вуда и Си (a), композита ПОС 40 и Си (Ь), композита МПО и Си ©. Оптическая микроскопия, увеличение х500, светлое поле
При термообработке композитов в температурных пределах 60 0С и 120 0С на воздухе изменений в структуре не обнаружено (Рис. 2).
а Ъ
?ж-. Ж* М: ш


ая • I

Рисунок 2. Микрошлиф композита сплава Вуда, термообработанного при 6 00С (а), и композита ПОС 40, термообработанного при 120 0С (Ь).
Оптическая микроскопия, увеличение х500, светлое поле
При объемном измерении электросопротивления исходных легкоплавких сплавов и спрессованных электроэрозионных микропорошков легкоплавких сплавов с размерами образцов в виде таблеток d=4,5 mm и h=1 mm было установлено, что спрессованные образцы электроэрозионных микропорошков легкоплавких сплавов показывают более низкое электросопротивление
по сравнению с исходными сплавами. Низкие показатели электросопротивления электроэрозионных микропорошков легкоплавких сплавов, скорее всего, могут объясняться влиянием быстрозакаленной и аморфизированной структуры микропорошков легкоплавких сплавов.
Данные электросопротивления исходных легкоплавких сплавов и спрессованных электроэрозионных микропорошков легкоплавких сплавов приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1.
Относительно объемное электросопротивление исходных легкоплавких
сплавов (d=4,5 mm, h=1mm)
Образцы сплавов Сплав Вуда Олово МПО ПОС-40
р, Омм 54,9 10−3 35,55 10−3 39,610−3 42,75 10−3
Таблица 2.
Относительно объемное электросопротивление спрессованных электроэрозионных микропорошков легкоплавких сплавов и медного порошка (d=4,5 mm, h=1mm)
Образцы микропорошков Сплав Вуда Олово МПО ПОС-40 Медь
р, Омм 45 10−3 35,55 10−3 37,810−3 40,95 10−3 31,0510−3
Далее при измерении электросопротивления полученных композитов с размерами образцов в виде таблеток d=4,5 тт и h=1 тт с содержанием 80% электролитического медного порошка и 20% электроэрозионных микропорошков легкоплавких сплавов показало, что композиты показывают еще более низкие электросопротивления по сравнению с исходными сплавами и спрессованными электроэрозионными микропорошками легкоплавких сплавов (табл. 3). Также термообработанные композиты при 120 0С и при 60 0С для сплава Вуда в течение 8 часов на воздухе показали более низкое электросопротивление.
Таблица 3.
Относительно объемное электросопротивление композитов, содержащих 80% ^ порошка и 20% электроэрозионных микропорошков легкоплавких сплавов (d=4,5 mm, h=1mm)
Образец композита Сплав Вуда Олово МПО ПОС-40
p, Омм 41,85 10−3 32,4 10−3 34,2 10−3 38,7 10−3
p, Омм (термообработанных) 3610−3 27 10−3 28,810−3 25,2−10−3
Выводы. Таким образом, на основе экспериментальных данных установлено, что композиты на основе легкоплавких сплавов имеют однородную мелкокристаллическую структуру со слабым закислением частиц по межзеренным границам. Полученные композитные материалы имеют более высокую электропроводность по сравнению с исходными материалами, и их вполне можно использовать в качестве токопроводных композиционных материалов для специальных назначений и целей.
Список литературы:
1. Кадыркулов У. С. Получение микропорошков легкоплавких сплавов на основе олова электроэрозионным методом в жидкой среде // Материаловедение. -2015. — № 2. — С. 146−148.
2. Металлографические реактивы. Справ. изд. Коваленко В. С. — М.: Металлургия, 1981. — 120 с.
3. Новые материалы / под научн. ред. Ю. С. Карабасова. — М.: «МИСИС»,
2002. — 736 с.
4. Справочник по пайке / под ред. И. Е. Петрунина. — М.: Машиностроение,
2003. — 480 с.
References:
1. Kadyrkulov U.S. Preparation of tin-based alloys of micropowders by fusible electroerosion method in a liquid medium. Materialovedenie. [Materials science], 2015, no. 2, pp. 146−148 (In Russian).
2. Kovalenko V.S. Metallurgical reagents. Moscow, Metallurgy Publ., 1981. 120 p. (In Russian).
3. Karabasov Iu.S. New materials. Moscow, «MISIS» Publ., 2002. 736 p. (In Russian).
4. Petrunin I.E. Manual on soldering. Moscow, Engineering Publ., 2003. 480 p. (In Russian).

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой