ЖАРО– И ИЗНОСОСТОЙКИЕ МЕДНЫЕ ГРАНУЛИРОВАННЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С МЕХАНОХИМИЧЕСКИ СИНТЕЗИРОВАННЫМИ УПРОЧНЯЮЩИМИ НАНОЧАСТИЦАМИ ДИСКОМ® И ВЫСОКОРЕСУРСНАЯ ПРОДУКЦИЯ ИЗ НИХ

IMAG1556 

Многолетние работы [1-10], проводимые в Объединенной научно-исследовательской лаборатории качества, обрабатываемости и композиционных материалов Чувашского государственного университета (Чебоксары, Россия), в ООО «Научно-техническая фирма «ТЕХМА» (г. Чебоксары) и в ООО «Центр научных исследований инновационных материалов и технологий «ДИСКОМ» (г. Чебоксары) под руководством докт. Е.П.Шалунова в содружестве с Отделением порошковой металлургии Венского технического университета (докт. Г.Янгг) в области разработки и исследований медных гранулированных композиционных материалов с механохимически синтезированными упрочняющими наночастицами торговой марки ДИСКОМ® (нано-ГКМ ДИСКОМ®), выявления их наиболее эффективных областей применения, создания технологий производства этих материалов и специализированных оборудования, технологической оснастки и инструмента, а также формирования отечественного и зарубежного рынков сбыта продукции из них, к настоящему времени вышли из стадии экспериментальных и опытных работ.

Эти материалы относятся к нанометрической 3-D шкале наноструктурных материалов – нанокомпозитов, – и благодаря применению для их изготовления технологии реакционно-го механического легирования в высокоэнергетических и быстроходных аттиторах, про-цессов гранульной металлургии и горячего прессования (экструзии), имеют гетерогенную дисперсно-упрочненную структуру [2, 4, 6].
Упрочнение медной основы (матрицы) обеспечивается равномерно распределенными в ней механохимически синтезированными нанодисперсными (10…40 нм) тугоплавкими частицами оксидов, карбидов, боридов, нитридов и других соединений, которые образуются в результате твердофазных реакций введенных в матрицу химических элементов между собой и которые не растворяются в матрице вплоть до её плавления [5, 9, 10].
Такая структура нано-ГКМ ДИСКОМ® придает материалам этого класса чрезвычайно высо-кие температуру рекристаллизации и жаростойкость, а также износостойкость, которой спо-собствует также наличие в некоторых типах медных нано-ГКМ ДИСКОМ® остаточного ультрадисперсного углерода [5, 6].

■ Медные нано-ГКМ ДИСКОМ® — это экологически чистые продукты, так как не содержат ни в своём исходном, ни в конечном составах экологически вредных химических элементов и соединений.

■ За более чем 20-летний период разработано около 30 разных типов медных нано-ГКМ ДИС-КОМ®, которые уже нашли свое применение в различных областях техники как в России, так и за рубежом. Все разработанные типы медных нано-ГКМ ДИСКОМ® изготавливаются из стандартных порошков меди и легирующих компонентов (алюминия, титана, хрома, углерода и др.), выпускаемых российскими предприятиями.

■ В табл. 1 представлены основные физико-механические свойства некоторых типов медных нано-ГКМ ДИСКОМ® для электродов контактной сварки (рис.1), получаемых методом холодной объёмной штамповки, в сравнении с традиционной электротехнической бронзой CuCrZr (БрХЦр) и американским дисперсно-упрочненным материалом GlidCop® AL-60, так же применяемыми для изготовления холодноштампованных электродов контактной сварки.

По данным сравнительных испытаний, проведенных в сварочных производствах автомо-бильных концернов FORD в США и DaimlerChrysler в ФРГ, электроды из указанных в табл. 1 медных нано-ГКМ ДИСКОМ® имеют ресурс, равный ресурсу аналогичных элек-тродов из материала GlidCop® AL-60, но обеспечивают 15…30%-ную экономию электро-энергии при сварке по сравнению с электродами из вышеуказанного американского материала. При этом ресурс электродов из медных нано-ГКМ ДИСКОМ® в 1,3…1,7 раза выше ресурса аналогичных электродов, изготовленных из немецкого медного дисперсно-упрочненного материла ECKA DISCUP®, и в 1,7…3,6 раза (в зависимости от условий и ре-жимов сварки) превосходит ресурс таких же электродов из бронзы CuCrZr [11-14, 22].
Эти материалы обладают низкой адгезией к свариваемым материалам, в связи с чем они ус-пешно применяются для точечной контактной сварки также оцинкованных сталей, алюми-ниевых, магниевых и титановых сплавов [7, 11, 12, 22].

 

 

 

468 ad