Исследование процессов формования и спекания заготовок из медных порошков для равноканального углового прессования

Порошковые материалы на основе меди нашли свое применение во многих отраслях промышленности. Это и классическая порошковая металлургия, автомобилестроение и авиация, микроэлектроника, приборостроение, а также нанотехнологии. В данной работе рассмотрены процессы формования и спекания медных порошков, полученных различными методами. Основная часть исследований проведена на порошках марки ПМС-1, полученных электролизом. Были отпрессованы четыре партии образцов (по 18 шт. в каждой) при различных давлениях. По результатам проведенных исследований был предложен режим формования, который должен обеспечивать плотность заготовок не ниже 70 % от плотности компактного материала. Для поиска наиболее простых и рациональных режимов спекания заготовок процесс осуществляли на воздухе и в диссоциированном аммиаке. Были рассчитаны параметры образцов после каждой технологической операции, а также рассчитана объемная усадка образцов в зависимости от исходной плотности. Проведены испытания на осадку. Испытания на осадку проводили до максимального давления 400 МПа. Несмотря на то что степень высотной деформации составила 37–40 %, ни один из образцов в ходе испытаний не разрушился и видимых трещин замечено не было. На основании предварительных экспериментов рассчитаны массы и режимы формования заготовок прямоугольной формы, которые применяли для равноканального углового прессования. Равноканальное угловое прессование проводили для двух партий образцов, полученных с использованием разных режимов спекания. При прессовании первой партии образцов отсутствие необходимого уровня противодавления привело либо к полному, либо к существенному нарушению целостности материала. Перед прессованием образцов второй партии в канал предварительно помещали медный образец для создания естественного противодавления. Была показана принципиальная возможность осуществлять процесс равноканального углового прессования пористых спеченных заготовок без нарушения целостности материала.

1. Ковтун, Г. П. Наноматериалы: технологии и материаловедение / Г. П. Ковтун, А. А. Веревкин. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2010. 73 с.

2. Dunkely, J. Market overview, EPRI center of materials production, USA, Industry segment profile‑SIC 33991, 2002.

3. Рябичева, Л. А. Новые порошковые материалы: структура и свойства / Л. А. Рябичева // Ресурсосберегающие технологии производства и обработки давлением материалов в машиностроении. 2011. № 1(12). С. 3–12.

4. Рябичева, Л. А. Структура и свойства композиционного материала медь – феррохром / Л. А. Рябичева и др. // Ресурсосберегающие технологии производства и обработки давлением материалов в машиностроении. 2011. № 1(12). С. 181–188.

5. Mohd, A. S. Fabrication of Carbon‑Copper Composites Using Local Carbon Material: Microstructure, Mechanical, Electrical and Wear Properties / A. S. Mold [et al.] // Advanced Materials Research. 2016. Vol. 1133. P. 171–174.

6. Валиев, Р. З. Объемные наноструктурные материалы: фундаментальные основы и применения / Р. З. Валиев, А. П. Жиляев, T. Дж. Лэнгдон. Санкт‑Петербург: Эко‑Вектор, 2017. 480 с.

7. Balog M. ECAP vs. direct extrusion – Techniques for consolidation of ultra‑fine Al particles / M. Balog [et al.] // Materials Science and Engineering: A. 2009. Vol. 504. No. 1–2. P. 1–7.

8. Parshikov, R.A. Technological problems of Equal Channel Angular Pressing / R.A. Parshikov [et al.] // Rev. Adv. Mater. Sci. 2013. Vol. 34. P. 26–36.