Структурные особенности композиционного материала, полученного электроимпульсным прессованием из многокомпонентных порошковых смесей на основе железа

Проведены исследования по применению электроимпульсного прессования для получения композиционных материалов из диффузионно‑легированных порошков железа. Показано, что добавка легкоплавкого металлического компонента (олова) оказывает положительное влияние на уплотняемость композиционного порошка железа при электроимпульсном прессовании. Плотность образцов из порошка железа Dystaloy AB с добавкой 10 % олова достигает 7,3–7,5 г/см3. Получить такую плотность в процессе обычного холодного прессования при давлении 100–120 МПа невозможно. Установлено, что из‑за кратковременности термического воздействия при электроимпульсном прессовании диффузионные процессы пройти не успевают и распределение легирующих элементов в железной основе неравномерное. Короткое термическое воздействие вызывает окисление поверхности частиц порошка, что также отрицательно сказывается на диффузионных процессах. Поэтому при получении легированных порошковых материалов путем электроимпульсного прессования процесс необходимо проводить в защитной атмосфере. Выявленное наличие наноразмерной субструктуры, образующейся вследствие воздействия интенсивной пластической деформации и температуры, свидетельствует об упрочнении порошкового композиционного материала при электроимпульсном прессовании. Перечисленные особенности могут быть полезны при разработке технологий, альтернативных теплому прессованию пластифицированных порошков.

1. Powder Metallurgy / Edited by Dr. Katsuyoshi Kondoh. Intech, 2012. 124 p.

2. Grasso, S. Electric current activated/assisted sintering (ECAS): a review of patents 1906–2008 / S. Grasso, Y. Sakka, G. Maizza // Science and Technology of Advanced Materials, 2009. No 10. P.1–24.

3. Белявин, К. Е. Теория и практика электроимпульсного спекания пористых порошковых материалов / К. Е. Белявин, В. В. Мазюк, Д. В. Минько, В. К. Шелег. Минск: ООО «Ремико», 1997. 180 с.

4. Григорьев, Е. Г. Электроимпульсная технология формирования материалов из порошков. М.: Изд‑во МИФИ, 2008. 52 с.

5. Kuznechik, O. O. Registration of spark plasma sintering temperature of titanium powders / O. O. Kuznechik, D. V. Minko, K. E. Beljavin // VII International Conference “Plasma Physics and Plasma Technology”. Minsk, September 17–21, 2012. Minsk, “Kovcheg”. P. 80–83.

6. Minko, D. Theoretical and experimental estimation of influence skin and pinch effects on spark plasma sintering process of powders / D. Minko, K. Beljavin, O. Kuznechik // VII International Conference “Plasma Physics and Plasma Technology”. Contributed papers, vol. I. Minsk, Belarus, September 17–21, 2012. Minsk. “Kovcheg”. P. 164–167.

7. Витязь, П. А. Порошковая металлургия в мире и Беларуси: 1990–2010. Состояние, проблемы, перспективы / П. А. Витязь, Ф. Ф. Ильющенко, В. В. Савич // Инженерия поверхности. Новые порошковые композиционные материалы. Сварка. В 2‑х ч. Ч. 1. Минск: Институт порошковой металлургии ГНПО ПМ НАН Беларуси, 2011. С. 22–54.

8. Железные и стальные порошки Höganäs для производства порошковых деталей. Höganäs АВ, 2004. 393 с.

9. Стрижаков, Е. Л. Разрядно‑импульсная обработка материалов / Е. Л. Стрижаков, С. В. Нескоромный, Д. В. Минько. Ростов‑на‑Дону: Издательский центр ДГТУ, 2016. 201 с.

10. Бернштейн, М. Л. Структура деформированных материалов. М.: Металлургия, 1977. 431 с.