НОВІ НАНОКОМПОЗИТИ НА МІДНІЙ ОСНОВІ, АРМОВАНІ ВУГЛЕЦЕВИМИ НАНОТРУБКАМИ

Abstract

Мета - отримання методами порошкової металургії композитного матеріалу на основі міді з додаванням у якості армуючого компоненту вуглецевих нанотрубок та дослідження структури цього матеріалу. Методика. Дослідні зразки виготовляли з порошку міді марки ПМС-1 (ГОСТ 4960-2009) фракції менше 45 мкм. В якості армуючого компонента використані багатостінні ВНТ діаметром від 8 до 28 нм, , які були отримані CVD методом. Вуглецеві нанотрубки додавали в шихту у кількості 0,08 мас. % у стані суспензії в розчині полівінілового спирту та додатковою обробкою ультразвуком упродовж 15 хвилин при частоті коливань 14,1 кГц. Приготовлену суміш просушували при температурі 150 °С для виділення зайвої вологи. Зразки для досліджень виготовляли у вигляді таблеток діаметром 12 мм і висотою 6 мм однобічним пресуванням з подальшим спіканням у атмосфері водню. Дослідні зразки виготовляли за двома технологічними схемами, які включали двократне пресування та спікання. При другому спіканні за схемою 1 температура складала 950 °С, а за схемою 2 температура була більш висока , а саме 1050 °С. Дослідження структурних характеристик порошку міді виконані з використання електронного скануючого мікроскопу (Tescan Mira 3 LMU). Для визначення елементного складу зразків використовували метод енергодисперсійної спектроскопії з використання систем локального аналізу (ЕДС), використовували детектор випромінювання «X-max 80» ("Oxford Instruments" Англія).Результати. Експериментально встановлено, що спосіб додавання ВНТ до порошку міді шляхом рідкофазного змішування в розчині полівінілового спирту та обробкою суспензії ультразвуком сприяє рівномірному розподілу ВНТ в об’ємі спеченого матеріалу. Вуглецеві нанотрубки після спікання розташовуються в мідній матриці по границях зерен та в порах, переважно у вигляді скупчень. Високотемпературне друге спікання при температурі, наближеної до температури плавлення міді, призводить до зниження пористості спеченого матеріалу з мікроструктурою, що відповідає структурі дисперснозміцнених композитів. В мідній матриці рівномірно розташовані пори, які заповнені скупченнями ВНТ.Наукова новизна. Вперше встановлено, що спосіб обробки ультразвуком суспензії ВНТ в розчині полівінілового спирту під час приготування шихти перед пресуванням та застосування другого високотемпературного спікання при температурі наближеної до температури плавлення металу-матриці призводить до утворення структури, яка характерна дисперсно-зміцненим матеріалам. Практична цінність. Результати роботи можуть бути використані для виготовлення матеріалів електротехнічного призначення.