ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

На примерах систем Ti₃SiC₂-Cu, Fe-Ag, NiO-Ni, Cu₂O-Cu и Fe-Al проводится анализ некоторых особенностей поведения смесей порошков металлов и композитов с металлическими матрицами при электроискровом спекании. Обсуждаются физико-химические аспекты формирования контактов между композиционными агломератами, полученными механической обработкой порошковых смесей в высокоэнергетической мельнице. Рассматриваются условия эффективного восстановления оксидных пленок, присутствующих на металлических частицах, в условиях электроискрового спекания. В условиях, традиционно использующихся для консолидации металлических порошков методом электроискрового спекания, удаление оксидов происходит за счет их восстановления углеродом, присутствующим в камере установки электроискрового спекания. Анализируются возможности метода электроискрового спекания для получения композитов с металлическими матрицами, сочетающих различные механизмы упрочнения, а также для получения пористых материалов с высокими значениями открытой пористости.

1. Groza J.R., Zavaliangos A. Nanostructured bulk solids by field activated sintering // Reviews on Advanced Materials Science. – 2003. – Vol. 5. – P. 24–33.

2. Munir Z.A., Anselmi-Tamburini U., Ohyanagi M. The effect of electric field and pressure on the synthesis and consolidation of materials: a review of the spark plasma sintering method // Journal of Materials Science. – 2006. – Vol. 41, iss. 3. – P. 763–777. – doi: 10.1007/s10853-006-6555-2.

3. Consolidation/synthesis of materials by electric current activated/assisted sintering / R. Orrù, R. Licheri, A.M. Locci, A. Cincotti, G. Cao // Materials Science & Engineering: R: Reports. – 2009. – Vol. 63, iss. 4–6. – P. 127–287. – doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.mser.2008.09.003.

4. Spark plasma sintering of metals and metal matrix nanocomposites: a review / N. Saheb, Z. Iqbal, A. Khalil, A.S. Hakeem, N.A. Aqeeli, T. Laoui, A. Al-Qutub, R. Kirchner // Journal of Nanomaterials. – 2012. – Vol. 2012. – Art. 983470. – 13 p. – doi: http://dx.doi.org/10.1155/2012/983470.

5. The influence of premolding load on the electrical behavior in the initial stage of electric current activated sintering of carbonyl iron powders / Y. Ye, X. Li, K. Hu, Y. Lai, Y. Li // Journal of Applied Physics. – 2013. – Vol. 113, iss. 21. – P. 214902. – doi: http://dx.doi.org/10.1063/1.4808339.

6. Aman Y., Garnier V., Djurado E. Pressure-less spark plasma sintering effect on non-conventional necking process during the initial stage of sintering of copper and alumina // Journal of Materials Science. – 2012. – Vol. 47, iss. 15. – P. 5766–5773. – doi: 10.1007/s10853-012-6469-0.

7. Никулина А.А. Формирование неоднородной структуры железоуглеродистых сплавов спеканием частиц разнородных сталей // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2016. – № 3 (72). – С. 52–61. – doi: 10.17212/1994-6309-2016-3-52-61.

8. Bonifacio C.S., Holland T.B., Benthem K. van. Evidence of surface cleaning during electric field assisted sintering // Scripta Materialia. – 2013. – Vol. 69, iss. 11–12. – P. 769–772. – doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.scriptamat.2013.08.018.

9. Oxide reduction effects in SPS processing of Cu atomized powder containing oxide inclusions / R. Collet, S. le Gallet, F. Charlot, S. Lay, J.M. Chaix, F. Bernard // Materials Chemistry and Physics. – 2016. – Vol. 173. – P. 498–507. – doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.matchemphys.2016.02.044.

10. The critical role of heating rate in enabling the removal of surface oxide films during spark plasma sintering of Al-based bulk metallic glass powder / X.P. Li, M. Yan, H. Imai, K. Kondoh, G.B. Schaffer, M. Qian // Journal of Non-Crystalline Solids. – 2013. – Vol. 375. – P. 95–98. – doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2013.05.001.

11. Ti₃SiC₂-Cu composites by mechanical milling and Spark Plasma Sintering: possible microstructure formation scenarios / D.V. Dudina, V.I. Mali, A.G. Anisimov, N.V. Bulina, M.A. Korchagin, O.I. Lomovsky, I.A. Bataev, V.A. Bataev // Metals & Materials International. – 2013. – Vol. 19, iss. 6. – P. 1235–1241. – doi: 10.1007/s12540-013-6015-x.

12. Bokhonov B.B., Dudina D.V. Recrystallisation-accompanied phase separation in Ag–Fe and Ag–Ni nanocomposites: a route to structure tailoring of nanoporous silver // RSC Advances. – 2013. – Vol. 3, iss. 31. – P. 12655–12661. – doi: 10.1039/C3RA41377B.

13. Dudina D.V., Bokhonov B.B. Elimination of oxide films during Spark Plasma Sintering of metallic powders: a case study using partially oxidized nickel // Advanced Powder Technology. – 2017. – Vol. 28, iss. 2. – P. 641–647. – doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.apt.2016.12.001.

14. Dudina D.V., Bokhonov B.B., Mukherjee A K. Formation of aluminum particles with shell morphology during pressureless Spark Plasma Sintering of Fe-Al mixtures: current-related or Kirkendall effect? // Materials. – 2016. – Vol. 9, iss. 5. – P. 375. – doi: 10.3390/ma9050375.

15. Zhang P., Li S.X., Zhang Z.F. General relationship between strength and hardness // Materials Science & Engineering: A. – 2011. – Vol. 529. – P. 62–73. – doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2011.08.061.

16. Miller W.S., Humphreys F.J. Strengthening mechanisms in particulate metal matrix composites // Scripta Metallurgica & Materialia. – 1991. – Vol. 25, iss. 1. – P. 33–38. – doi: http://dx.doi.org/10.1016/0956-716X(91)90349-6.

17. Karczewski K., Stepniowski W.J., Józwiak S. Highly-porous FeAl intermetallic foams formed via sintering with Eosin Y as a gas releasing agent // Materials Letters. – 2016. – Vol. 178. – P. 268–271. – doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2016.05.047.