Новости

20.11.2020

Ученые ИХТТМ СО РАН зафиксировали плавление на контактах между частицами при электроискровом спекании

Новое исследование опубликовано в журнале Vacuum.

Электроискровое спекание — достаточно новый метод для порошкового материаловедения. Исторически его разработали для получения наноструктурнойкерамики. В настоящее времяактивно ведутся работы, направленные на получение композитов с металлическими матрицами при электроискровом спекании. Этой темой занимается много ученых по всему миру, но особенный интерес в этой области представляет исследование механизмов структурообразования материала. Электрический ток во время спекания проходит через порошковую насыпку, из-за чего в материале происходят различные явления, в том числе перегрев и плавлениемежчастичныхконтактов. Но как это влияет на структуру и свойства материала? По мнению авторов статьи, именно данный аспект структурообразования изучен недостаточно хорошо.

Сам эффект, о котором идет речь в публикации, был обнаружен случайно: при работе с металлокерамическим композитом карбид титана - медь (TiC – Cu) во время спекания ученые заметили явление образования расплава на контактах между частицами.

— Мы занимались спеканием механически обработанных порошковых смесей Ti-C-Cu, а потом случайно заметили этот эффект плавления. Для нас это было неожиданно, — признается одна из авторов исследования, аспирант лаборатории химии твердого тела Томила Видюк. Сотрудники подтвердили, что наблюдаемое плавление на контактах не обусловлено теплотой реакции образования карбида титана, а является следствием протекания электрического тока через образец.

Почему это явление и его фиксация так важны? Конкретно в этом случае — в композитах медь - карбид титана (Cu — TiC) при локальном плавлении образуются области меди, которые практически свободны от частиц карбида титана(TiC). Образование таких областей может увеличить пластичность материала — то есть композит будет менее хрупким. К слову, предел текучести на сжатие у этих композитов превысил 1 ГПа: для материалов на основе меди это очень высокая прочность.

На фотографии красной стрелкой указана оплавленная область материала:

Настолько отчетливо до сотрудников ИХТТМ СО РАН еще до сих пор никто не фиксировал на фотографиях плавление на межчастичных контактах при электроискровом спекании. Обычно это были теоретические работы с расчетами. Как утверждают авторы, есть даже ученые, которые не верят, что такое плавление может быть. Похоже, теперь им придется пересмотреть свою точку зрения.

Ссылка на исследование “Плавление на межчастичных контактах при электроискровом плазменном спекании: прямые микроструктурные доказательства и связь с морфологией частиц”: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.109566

Авторы: Т.М. Видюк, Д.В. Дудина, М.А. Корчагин, А.И. Гаврилов, Т.С. Скрипкина, А.В. Ухина, А.Г. Анисимов, Б.Б. Бохонов.

Работа выполнена при участии Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН.