Исследование влияния режимов получения псевдосплава на основе системы медь-хром на его физические и механические свойства

В электротехнической промышленности широко применяются скользящие и разрывные контакты. Основной проблемой контактных материалов, является их повреждение электрической дугой. Испарение меди с поверхности приводит к уменьшению площади контакта, следствием чего, является «сваривание» электродов. Решением данной проблемы является применение материала, объединяющего свойства высоко-электропроводящих и тугоплавких материалов. Применение псевдосплава Cu-Cr позволит улучшить эксплуатационные характеристики разрывных контактов.

Целью данной работы является изучение влияния режимов получения порошков псевдосплава Cu-Cr на физические и механические свойства спеченного материала.

Псевдосплав в виде порошка был получены механическим сплавлением частиц Cu и Сr в планетарной шаровой мельнице, при временах обработки 3, 5, 9, 12, 15, 30 и 60 мин. Исследование структуры полученного материала с помощью сканирующей электронной микроскопии показало, что при увеличении времени обработки до 60 мин частицы Cu и Сr перестают быть различимыми, что говорит о смешении компонентов на нано-уровне, что было подтверждено исследованием на просвечивающем электронном микроскопе, показавшем что материал, представляет собой нанокомпозит из кластеров хрома размером порядка 5 нм равномерно распределенных в медной матрице.

Далее из полученных порошков получали спеченный материал. Спекание проводилось в интервалах температур от 700 до 900°С, давлении 50 МПа, при времени спекания 10 мин и скоростях нагрева (от 100 до 500°С/мин). Проведенные исследования выявили оптимальную концентрацию компонентов (Cu-55%, Cr-45%) и режимы спекания (температура спекания 700°С, нагрев 100°С/мин, время выдержки – 10 мин)

В результате был получен псевдосплав состава Cu-55%, Cr-45%; с относительной плотностью ~97 %. Твердость полученного материала составила 3,04±0,06 ГПа по шкале Виккерса, при этом электрическое сопротивление при температуре 20 °C составило 6,3 мкОм∙см, удельная электропроводимость 32,5 % IACS.

Научный руководитель - д. ф.-м.н., проф. Рогачев А.С.