Obrabotka Metallov. 2017 no. 2(75)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (75) 2017 46 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ние позволяет получать объемные материалы с мелкозернистой структурой, сохранять метаста- бильные фазы и получать материалы с микро- структурой, недостижимой другими методами компактирования. Для композитов с металли- ческими матрицами электроискровое спекание представляется перспективным с точки зрения получения материалов с матрицами, имеющи- ми нанокристаллическую структуру [4]. Особенности поведения металлических ма- териалов при электроискровом спекании опре- деляются способностью порошковой заготовки проводить электрический ток, присутствием оксидных пленок на частицах и относительно низкими температурами плавления большин- ства металлов, делающими возможным плавле- ние областей межчастичных контактов при про- хождении электрического тока. В случае малого размера частиц и высокой теплопроводности материала контакты между частицами не пере- греваются, но строение контактных зон и состав приповерхностного слоя оказывают влияние на общее сопротивление порошкового компак- та [5]. В литературе присутствуют и данные об эрозионных процессах на контактах между ме- таллическими частицами в пористых компактах, полученных электроискровым спеканием [6]. В последнее время уделяется особое внимание образованию контактов между разнородными частицами (частицами различных материалов) при электроискровом спекании [7]. На начальных стадиях электроискрового спекания контакты между частицами метал- лического порошка являются областями более высокого электрического сопротивления по сравнению с объемом частицы вследствие гео- метрических эффектов и присутствия оксидных пленок. Уменьшение концентрации оксидов ме- таллов при пропускании электрического тока через систему наночастиц никеля, покрытых ок- сидной пленкой, наблюдалось в ходе модельных экспериментов, проводившихся в колонне про- свечивающего электронного микроскопа [8]. Ав- торам работы [9] удалось достичь уменьшения концентрации оксидов в материале, спеченном из частично окисленного порошка меди, только при проведении процесса электроискрового спе- кания в атмосфере водорода. Вопрос об очище- нии межчастичных контактов частиц металлов от оксидных пленок под воздействием импуль- сов электрического тока остается предметом дискуссии [10]. В настоящей работе проводится анализ неко- торых особенностей поведения смесей металли- ческих порошков и композитов c металлически- ми матрицами при электроискровом спекании. Экспериментальные данные были получены в последние годы при участии автора. В работе обсуждаются физико-химические аспекты фор- мирования контактов между композиционными агломератами, полученными механической обра- боткой порошковых смесей в высокоэнергетиче- ской мельнице. Рассматриваются возможности восстановления оксидных пленок, присутству- ющих на металлических частицах, на примерах электроискрового спекания частично окислен- ных порошков меди и никеля. Анализируются свойства плотных и пористых металлических материалов, формирующиеся благодаря особен- ностям метода электроискрового спекания. Методика проведения исследований Композиционные порошки Ti 3 SiC 2 -Cu с со- держанием силикокарбида титана 3–18 об.% были получены при помощи механической обра- ботки смесей в планетарной шаровой мельнице АГО-2 при ускорении мелющих шаров 200 м·с –2 и 400 м·с –2 [11]. Композиционные агломераты Fe-50 об.% Ag также были получены обработ- кой порошковых смесей в мельнице АГО-2 [12]. Для исследования спекания порошков частично окисленных металлов были получены порошки частично окисленных меди и никеля [13]. Для этого порошок меди электролитический (ПМС- 1, 99,7 %) выдерживали на воздухе при 250 °C в течение 30 мин. Порошок никеля карбонильного (99,9 %) выдерживали на воздухе при 400 °C в течение 30 мин. Для приготовления смесей Fe- 50 об.% Al использовали порошки карбониль- ного железа (99,9 %, Р-10) и алюминия (99,9 %, ПАД-6) [14]. Электроискровое спекание проводили на установке Spark Plasma Sintering SPS Labox 1575 (SINTER LAND Inc., Япония) с использованием графитовой пресс-формы и графитовых пуансо- нов или пуансонов из вольфрама. Схема уста- новки электроискрового спекания представлена на рис. 1. Скорость нагрева в экспериментах с Ti 3 SiC 2 -Cu составляла 50 ºC·мин –1 . Температу- ра спекания композитов Ti 3 SiC 2 -Cu составляла 850 ºC. В начале цикла Ti 3 SiC 2 -Cu спекания