Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Холодное спекание нанокомпозитов Fe-Ag и Fe-Cu консолидацией в поле высоких давлений

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2019-1-67-74

Полный текст:

Аннотация

Изложены результаты получения плотных нанокомпозитов Fe—Ag и Fe—Cu из смесей порошков, консолидированных холодным спеканием в поле высоких давлений, а также из наноразмерных порошков серебра (Ag), железа (Fe) и меди (Cu). Приведены результаты механических испытаний нанокомпозитов Fe—Ag и Fe—Cu. Нанокомпозитные порошки были получены помолом микронного порошка карбонильного железа (Fe) и порошка наноразмерного оксида серебра (Ag2O), а также нанопорошков железа и оксида меди (CU2O) в высокоэнергетическом аттриторе. Микроструктура изучалась с помощью сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения. Компакты с плотностью около 70 % от теоретической отжигались в атмосфере водорода для восстановления оксида серебра и оксида меди до металлов и удаления оксидных пленок с поверхности частиц порошка железа. За этим следовало холодное спекание — консолидация в поле высоких давлений при комнатной температуре. Получены данные по зависимости плотности образцов от давления в диапазоне 0,25—3,0 ГПа. Для всех нанокомпозитов при давлении 3,0 ГПа достигнуты плотности более 95 % от теоретической, а для порошков Ag и Cu получена плотность около 100 %. На всех составах получены высокие механические свойства в опытах на трехопорный изгиб и на сжатие. Установлено, что механические свойства нанокомпозитов заметно выше, чем у композитов, полученных из микронных порошков. В нанокомпозитах Fe—Ag и Fe—Cu наблюдалась более высокая пластичность по сравнению с образцами, полученными из наноструктурного Fe.

Об авторах

А. Ф. Шарипова
Институт физики прочности и материаловедения, Сибирское отделение Российской академии наук (СО РАН); Израильский технологический институт (Технион)
Израиль

Аспирантка ИФПМ СО РАН.

634055, Томск, пр. Академический, 2/4; 32000, Израиль, Хайфа, Технион-Сити



С. Г. Псахье
Институт физики прочности и материаловедения, Сибирское отделение Российской академии наук (СО РАН)
Россия

Доктор физико-математических наук, член-корреспондент СО РАН, директор ИФПМ СО РАН.

Томск


И. Готман
ОРТ Брауде колледж
Израиль

Кандидат физико-математических наук, профессор.

2161002,  Кармиель



М. И. Лернер
Институт физики прочности и материаловедения, Сибирское отделение Российской академии наук (СО РАН)
Россия

Доктор технических наук, заведующий лабораторией ИФПМ СО РАН.

Томск



А. С. Ложкомоев
Институт физики прочности и материаловедения, Сибирское отделение Российской академии наук (СО РАН)
Россия

Кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИФПМ СО РАН.

Томск



Э. Ю. Гутманас
Израильский технологический институт
Израиль

Кандидат физико-математических наук, профессор, Технион.

Хайфа


Список литературы

1. LenelF.V. Powder metallurgy: principles and applications. Princeton, NJ, USA: MPIF, 1980.

2. Gutmanas E.Y. Materials with fine microstructures by advanced powder metallurgy. Prog. Mater. Sci. 1990. Vol. 34. P. 261—366.

3. Gutmanas E.Y. Cold-sintering — high pressure consolidation. In: ASM Handbook. Powder Metal Technologies and Applications. Vol. 7. ASM Int., Materials Park, OH, USA, 1998. P. 574—583.

4. Suryanarayana C. Mechanical alloying and milling. Progr. Mater. Sci. 2001. Vol. 46. P. 1—184.

5. Ma E. Alloys created between immiscible elements. Progr. Mater. Sci. 2005. Vol. 50. P. 413—509.

6. Herr U., Ying J, Gonser U, Gleiter H. Alloy effects in consolidated binary mixtures of nanometer-sized crystals investigated by Mossbauer spectroscopy. Solid State Com-mun. 1990. Vol. 76. P. 197—202.

7. Gutmanas E.Y., Rabinkin A., Roitberg M. Cold sintering under high pressure. Scr. Metall. 1979. Vol. 13. P. 11—15.

8. Gutmanas E.Y. Cold sintering under high pressure — mechanisms and application. Powder Metall. Int. 1983. Vol. 15. P. 129—132.

9. Gutmanas E.Y., Trusov L.K., Gotman I. Consolidation, microstructure and mechanical properties of nanocrystalline metal powders. Nanostruct. Mater. 1994. Vol. 4. P. 893-901.

10. Gutmanas E.Y, Trudler A., Gotman I. Processing and properties of dense Cu nanocomposites. Mater. Sci. Forum. 2002. Vol. 386-388. P 329-334.

11. Karwan-Baczewska J., Gotman I., Gutmanas E.Y, Shapiro M. Small particles with better contacts make nanocomposites kings of conductivity. Metal Powder Report. 2005. Vol. 60 (6). P 28-34.

12. Toshima N., Yonezawa T. Bimetallic nanoparticles — novel materials for chemical and physical applications. New J. Chem. 1998. Vol. 22. P 1179-1201.

13. Gleiter H. Nanocrystalline materials. Progr. Mater. Sci. 1989. Vol. 33. P 223-315.

14. Kotov Y.A. Electric explosion of wires as a method for preparation of nanopowders. J. Nanoparticle Res. 2003. Vol. 5. P. 539-550.

15. Lerner M.I., Pervikov A.V, Glazkova E.A., Svarovskaya N.V, Lozhkomoev A.S., Psakhie S.G. Structures of binary metallic nanoparticles produced by electrical explosion of two wires from immiscible elements. Powder Technol. 2016. Vol. 288. P. 371-378.

16. Lerner M.I., Psakhie S.G., Lozhkomoev A.S., Sharipova A.F., Pervikov A.V, Gotman I., Gutmanas E.Y. Fe-Cu nanocomposites by high pressure consolidation of powders prepared by electric explosion of wires. Adv. Eng. Mater. 2018. Vol. 20. No. 1701024. Р 1-6.

17. Segal VM. Equal channel angular extrusion: from macromechanics to structure formation. Mater. Sci. Eng. 1999. Vol. A271. P 322-333.

18. Valiev R.Z., Estrin Y., Horita Z., Langdon T.G., Zechetbauer M.J., Zhu T.T. Producing bulk ultrafine-grained materials by severe plastic deformation: ten years later. JOM. 2016. Vol. 68. P. 1216-1226.

19. Bachmaier A., Pippan R. Generation of metallic nanocomposites by severe plastic deformation. Int. Mater. Rev. 2013. Vol. 58. P 41-62.

20. Viswanathan V, Laha T, BalaniK, Agarwal A, SealS. Challenges and advances in nanocomposite processing techniques. Mater. Sci. Eng. Rep. 2006. Vol. 54. No. 5-6. P. 121-285.

21. Botstein O., Gutmanas E.Y, Lawley A. Stability and mechanical behavior of cold sintered P/M aluminium alloys. Modern Dev. Powder Met. MPIF. 1985. Vol. 15. P 761-773.

22. Sharipova A., Psakhie S.G., Swain S.K., Gotman I., Gutmanas E.Y. High-strength bioresorbable Fe-Ag nanocomposite scaffolds: processing and properties. In: AIP Conf. Proc. 2015. Vol. 1683. No. 020244.

23. Sharipova A., Swain S.K., Gotman I., Starosvetsky D., Psakhie S.G., Unger R., Gutmanas E.Y. Mechanical, degradation and drug-release behavior of nano-grained Fe-Ag composites for biomedical applications. J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2018. Vol. 86. P. 240-249.


Для цитирования:


Шарипова А.Ф., Псахье С.Г., Готман И., Лернер М.И., Ложкомоев А.С., Гутманас Э.Ю. Холодное спекание нанокомпозитов Fe-Ag и Fe-Cu консолидацией в поле высоких давлений. Известия вузов. Цветная металлургия. 2019;(1):67-74. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2019-1-67-74

For citation:


Sharipova A.F., Psakhie S.G., Gotman I., Lerner M.I., Lozhkomoev A.S., Gutmanas E.Y. Cold sintering of Fe-Ag and Fe-Cu by consolidation in high pressure gradient. Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy. 2019;(1):67-74. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2019-1-67-74

Просмотров: 29


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)