Синтез диборида титана в медной матрице и разработка композиционных материалов на основе системы TiB2-Cu

Дудина, Дина Владимировна

Синтез диборида титана в медной матрице и разработка композиционных материалов на основе системы TiB2-Cu тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.21 ВАК РФ

Дудина, Дина Владимировна АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Новосибирск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.21 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Синтез диборида титана в медной матрице и разработка композиционных материалов на основе системы TiB2-Cu»

Автореферат диссертации на тему "Синтез диборида титана в медной матрице и разработка композиционных материалов на основе системы TiB2-Cu"

На правах рукописи

Дудина Дина Владимировна

СИНТЕЗ ДИБОРИДАТИТАНАВ МЕДНОЙ МАТРИЦЕ И РАЗРАБОТКАКОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ

СИСТЕМЫ "ПВз-Си

02.00.21-химия твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Новосибирск

2004

Работа выполнена в Институте химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской Академии наук

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор

Ломовский Олег Иванович

доктор химических наук, старший научный сотрудник Исупов Виталий Петрович

доктор технических наук, старший научный сотрудник Неронов Владимир Александрович

Ведущая организация: Московский государственный Институт стали и сплавов

Защита состоится 2004 г. в 10 часов на заседании

диссертационного совета Д 003.044.01 в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН, 630128, Новосибирск, ул.Кутателадзе, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химии твердого тела и механохимии СО РАН.

Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного сове ш н е й д е р Т.П.

кандидат химических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Реакции образования керамической фазы, протекающие в металлических матрицах, лежат в основе получения многих композиционных материалов. Проведение реакций в металлических матрицах обусловлено стремлением получить мелкодисперсные частицы продукта и равномерное распределение их в матрице. В большинстве случаев продукты реакций в металлических матрицах состоят из частиц микронных размеров.

Несмотря на то, что данный подход реализуется многими авторами, имеется ограниченное число работ, посвященных исследованию влияния условий осуществления реакции на микроструктуру продукта и ее дальнейшую эволюцию при термическом или механическом воздействии. Исследования в данном направлении позволили бы определить возможности более эффективного управления такими реакциями - целенаправленного изменения размера и морфологии частиц-включений, их распределения в матрице, получения композитов требуемой микроструктуры, как в форме порошка, так и в форме компактного материала. Возможность регулировать размеры частиц образующегося соединения делает реакции в металлических матрицах перспективным методом для получения нанокомпозиционных материалов, интерес к которым чрезвычайно возрос в последние годы.

Система TiB2-Cu может рассматриваться в качестве модельной для изучения реакции в металлической матрице, поскольку диборид титана является термодинамически наиболее стабильной фазой в системе. Интерес к системе Т82-Си с точки зрения материаловедения обусловлен удачным сочетанием свойств составляющих компонентов. Для меди характерна пластичность и высокие значения тепло- и электропроводности; диборид титана имеет высокие температуру плавления, твердость и абразивную способность, а также достаточно высокие для керамики значения тепло- и электропроводности, что позволяет создавать на основе данной системы высокопрочные проводящие материалы.

Одним из наиболее простых и удобных методов получения диборида титана из элементов является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), использующий внутренние энергетические ресурсы системы. Высокая теплота образования диборида титана позволяет проводить его синтез в режиме СВС и в присутствии матрицы-разбавителя. В последнее время все большее внимание исследователей привлекают способы синтеза новых материалов путем объединения методов СВС и механической активации порошков в шаровых мельницах-активаторах. При использовании предварительной механической активации СВС осуществляется не в обычной смеси порошков, а в качественно новом материале - композиционной высокодефектной структуре; при этом фазовый состав и микроструктура продуктов существенно отличаются от таковых для неактивированных смесей. Последующая механическая

обработка продукта СВС реакции дает дополнительные возможности формирования наноструктуры композита, а в некоторых случаях и изменения фазового состава. Поэтому исследования физико-химических и микроструктурных особенностей реакций, проводимых указанным способом, является актуальным для химии твердого тела и материаловедения в целом.

Целью данной работы является исследование реакции синтеза диборида титана в присутствии медной матрицы при сочетании методов механической активации и СВС, определение путей эволюции наноструктуры материала в различных условиях компактирования и оценка возможностей практического применения синтезированных материалов.

изучение эволюции наноструктуры порошкового композита TiB2-Cu при различных условиях компактирования, выбор методов, позволяющих сохранить наноструктурное состояние объемного материала; исследование устойчивости компактного нанокомпозиционного материала TiB2-Cu к электрической эрозии в условиях сильноточного дугового разряда.

Научная новизна: на примере синтеза диборида титана в медной матрице впервые установлены особенности СВС в механически активированной смеси компонентов в присутствии матрицы-разбавителя: расширение концентрационных пределов горения и снижение температуры горения по сравнению с неактивированными смесями, существование оптимальной продолжительности предварительной механической активации реагентов для протекания реакции горения с максимальной скоростью; новыми являются результаты исследований микроструктурных изменений в композитах ТШ2-Си, содержащих значительную объемную долю наночастиц диборида титана, в зависимости от способа воздействия при компактировании;

впервые выявлены особенности эрозионных изменений в нанокомпозиционном материале ^82-Си в условиях сильноточного дугового разряда, обусловленные присутствием наноразмерных частиц диборида титана в медной матрице.

Практическая значимость. Разработанный на примере системы Т182-Си метод синтеза нанокомпозиционных порошков может быть реализован для систем с различными металлическими и интерметаллическими матрицами, содержащими керамические упрочняющие фазы, образующиеся в СВС-режиме.

Результаты исследований микроструктуры и механических свойств материалов, полученных различными методами компактирования, позволяют

рекомендовать условия, необходимые для создания на основе системы TiB2-Cu материалов с заданными значениями твердости, прочности и пластичности.

Проведенные исследования процесса электрической эрозии компактных материалов указывают на перспективность нанокомпозитов TiB2-Cu в качестве электроэрозионностойких материалов в условиях высокоэнергетических воздействий.

На защиту выносятся: влияние механической активации на параметры реакции СВС и микроструктуру продуктов в системе TiB2-Cu;

способ синтеза нанокомпозиционных порошков TiB2-Cu сочетанием методов механической активации и СВС;

условия получения компактных материалов из порошковых нанокомпозитов TiB2-Cu с сохранением наноструктуры в объеме; применение нанокомпозитов TiB2-Cu в качестве электроэрозионностойких материалов в условиях сильно точного дугового разряда.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на следующих конференциях и семинарах: VI Международной конференции "Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем" (Томск, 2002), IX International Symposium on Metastable, Mechanically Alloyed and Nanocrystalline Materials (Seoul, Korea Корея, 2002), IX Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии-2003" (Томск, 2003), X Международном тематическом семинаре Азиатско-тихоокеанской академии материалов и III конференции "Материалы Сибири" "Наука и технология наноструктурированных материалов" (Новосибирск, 2003), VII Korea-Russia International Symposium on Science and Technology (Ulsan, Korea, 2003), Международном семинаре "Мезомеханика: фундаментальные основы и приложения" (Томск, 2003), Международном семинаре "Гидродинамика высоких плотностей энергии" (Новосибирск, 2003), IV International Conference on Mechanochemistry and Mechanical alloying (Braunschweig, Germany, 2003), XLII Международной научной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс" (Новосибирск, 2004), II конференции 'Young Scientists Day" (Самсунг, Новосибирск, 2004), International Conference "Mechanochemical synthesis and sintering" (Novosibirsk, 2004).

Публикации. По теме работы опубликовано 4 статьи в журналах, 9 работ в трудах и тезисах конференций.

Личный вклад. Личный вклад соискателя заключается в участии в постановке задачи, проведении экспериментов и обсуждении результатов. Эксперименты по взрывному компактированию проведены совместно с сотрудниками Института гидродинамики им. МАЛаврентьева СО РАН. Исследование механических свойств компактных материалов осуществляли в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН.

Структура и объем работы.. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы из 121 наименования, содержит 116 страниц, включая 35 рисунков и 6 таблиц.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследований, указана новизна и практическая значимость полученных результатов.

В литературном обзоре (первая глава) представлены и обоснованы принципы реализуемого в работе подхода — синтеза соединения в металлической матрице, описаны имеющиеся в литературе способы получения композитов с металлической матрицей, представлен обзор литературы, раскрывающий перспективы сочетания методов механической активации и СВС для получения нанокомпозиционных материалов.

Во второй главе приведены и обсуждены результаты исследования особенностей реакции образования диборида титана из элементов, обусловленные присутствием медной матрицы-разбавителя, установлены факторы, определяющие микроструктуру результирующего композита, приведено обоснование применения механической активации при синтезе.

В третьей главе описаны пути эволюции наноструктуры композита при различных условиях компактирования, определены способы воздействия, позволяющие сохранить наноструктурное состояние в объемном материале, представлено сравнительное исследование микроструктуры компактных материалов, полученных из нанокомпозиционных порошков в различных условиях, и их механических свойств.

В четвертой главе приведены результаты исследования возможностей применения синтезированных композитов в качестве материала для

изготовления электродов, работающих в условиях сильноточного дугового разряда.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Литературный обзор

Обзор литературы показывает, что проведение реакций в матрицах используется как синтетический подход для получения дисперсных частиц, позволяющий управлять их размерами и морфологией, а при синтезе наночастиц - создавать для них защитную оболочку, предотвращающую их агрегацию и взаимодействие с окружающей средой.

Для материаловедения большое значение имеют системы с металлической матрицей, поскольку продуктами реакций в металлических матрицах являются композиционные материалы, содержащие дисперсные частицы, распределенные в объеме матрицы. Реакции в металлической матрице могут быть проведены различными способами. При введении реагентов в металлический расплав возникает проблема их смачивания жидким металлом;

различие в плотностях реагентов, продуктов и металла приводит к неравномерности распределения частиц в матрице. При твердофазном смешении равномерное распределение компонентов в смеси можно получить при любом соотношении их плотностей. Для получения наночастиц продукта необходимо получить высокий уровень смешения и взаимного диспергирования реагентов, что успешно реализуется при использовании методов механической активации порошковых смесей.

Для синтеза диборида титана в механически активированной смеси порошков реагентов и металла-матрицы рационально использовать СВС как метод, отличающийся малыми внешними энергетическими затратами, малыми временами синтеза и высокой чистотой получаемых продуктов. Описанные в литературе исследования процесса СВС в механически активированных смесях ограничиваются, в основном, рассмотрением двухкомпонентных систем. Отсутствуют данные о влиянии механической активации на параметры СВС и микроструктуру продуктов в системе с металлической матрицей-разбавителем.

Для получения компактного материала с заданной микроструктурой и свойствами из нанокомпозиционных порошков необходим тщательный выбор метода и условий компактирования. Разработаны различные методы, позволяющие сохранить наноструктуру материала при консолидации. Тем не менее, эти методы не являются универсальными. Поэтому для их применения к конкретному материалу необходим поиск оптимальных условий компактирования и исследование микроструктурных изменений в объемном материале.

Одной из областей практического применения компактных композиционных материалов "медь-дисперсные частицы тугоплавких соединений" является изготовление электродов, устойчивых к электрической эрозии. Представляет интерес исследовать электроэрозионную стойкость материала ^82-Си, содержащего нанодисперсные частицы диборида титана, и выявить особенности эрозионных процессов, протекающих в данном материале.

Таким образом, на основании литературного обзора была поставлена цель работы и сформулированы задачи исследования.

2. Синтез диборида титана в медной матрице объединением методов механической активации и СВС

Синтез диборида титана в медной матрице осуществляли в режиме СВС в механически активированной смеси порошков титана (99,5%, ПТОМ), меди (99,7%, ПМС-1) и аморфного бора (94%, В94, марка "А"). Мольное соотношение Б и В во всех смесях составляло 1:2,1. Исследовались смеси состава (Ть2,18)+х масс.% Си, где х=3(Н-70 - содержание меди. Механическую активацию смесей порошков проводили в планетарной шаровой мельнице с водяным охлаждением АГО-2 в энергонапряженном режиме при следующих параметрах: центробежное ускорение шаров 600 м-с*2, объем барабана 150 см3,

масса загрузки порошковой смеси 10 г, масса шаров 200 г, диаметр шаров — 5 мм, материал барабанов - сталь 40НХ, материал шаров - сталь ШХ15. Для предотвращения окисления реакционных смесей барабаны вакуум провались и заполнялись аргоном до давления 0,ЗМПа. Механическую обработку продукта СВС-реакции проводили в мельнице АГО-2 при тех же условиях.

СВС-реакцию осуществляли в атмосфере аргона в прессованных из механически активированных смесей образцах плотностью 53-57% от теоретической и в образцах насыпной плотности. Горение в активированных составах инициировали при помощи нихромовой спирали, нагреваемой электрическим током. Поскольку для неактивированных смесей необходима более высокая температура инициирования реакции, использовали поджигающую смесь состава (И-2ДВ)-35Масс.% N1 (температура горения 1600°С).

Для измерения скорости и температуры горения использовали расположенные на определенном расстоянии вольфрам-рениевые термопары диаметром 100 мкм. Сигналы от термопар записывались на шлейфовом осциллографе Н-117/1.

Фазовый анализ порошковых и компактных образцов проводили на дифрактометре ДРОН-3 с использованием Со Кос излучения. Исследования микроструктуры композитов проводили при помощи электронных микроскопов 1БМ-Т20 и ШМ-2000 ЕХ-П фирмы "1ЕОЬ".

Из данных рентгенофазового анализа следует, что в исследованном временном интервале механической активации (1-30 мин) порошковых смесей состава (Т1-2,1В)-60масс.% Си диборид титана не образуется (рис.1). Уширение рефлексов титана и меди на рентгенограммах со временем активации объясняется уменьшением размера зерна реагентов, накоплением микроискажений при деформации, а также образованием неоднородных по концентрации областей пересыщенных твердых растворов.

Из данных сканирующей электронной микроскопии (рис.2) следует, что в процессе механической активации из исходных элементных порошков образуются композитные частицы Рис. 1 РентгеногРаммы м^ич^ки / \ тт 1 активированных смесей состава (Т1-

(агломераты) сложного строения. После 11 _ 2,1В)-60масс.% Си: а-1 мин, 6-2 мин, в-3

2 мин механической активации образец МИн, г-5 мин, д-30 мин механической

содержит крупные (50-100 мкм) и мелкие активации.

(10-20 мкм) агломераты. С увеличением времени механической активации до 5 мин распределение агломератов по размеру становится более равномерным, и образец состоит в основном из частиц размером 20-30 мкм. Отмечено, что с увеличением времени мехактивации от 1 до 5 мин поверхность агломератов становится более плотной. Просвечивающая электронная микроскопия (рис.3) свидетельствует о взаимном диспергировании реагентов на наноуровне.

Рис.2. Микрофотографии композитных агломератов

(П-2,1В)-60масс.% Си. образующихся в результате механической активации: а-1 мин, 6-5 мин механической активации.

Таким образом, предварительная активация создает условия для протекания реакции взаимодействия титана и бора в системе композитных агломератов из хорошо перемешанных частиц с большой поверхностью раздела между исходными компонентами. Влияние предварительной механической активации продолжительностью 1-5 мин проявляется и в увеличении максимально возможного содержания меди в смесях, способных реагировать в СВС режиме, от 50 до 70 масс.%. В качестве основного состава для исследований был взят состав (И-2,1В)-60масс.% Си, соответствующий продукту ИВ2-43 об%. Си.

Рис.3. Микроструктура частиц механически активированной смеси (П-2,1В)-60масс.% Си (время активации 2 мин)

Протекание СВС в системе обусловлено реакцией взаимодействия титана и бора в режиме горения:

"П+2В—+"ПВ2-К3.

Снижение температуры и скорости горения при увеличении содержания меди в смесях (рис.4) свидетельствует о том, что медь не участвует в поддержании волны горения в качестве реагента, а является разбавителем.

Продукт СВС-реакции является двухфазным и не содержит примесей интерметаллидов системы ТьСи (рис.5). Отсутствие интерметаллидов "П-Си в продуктах СВС, которые могут в небольших количествах образоваться в волне горения, объясняется тем, что в режиме догорания они реагируют с бором с образованием диборида титана:

ИСих+2В-*гПВ2+хСи.

Такие реакции термодинамически возможны. Согласно литературным данным и экспериментам, проведенным в данной работе, в смесях порошков интерметаллидов системы Ti-Cu и бора взаимодействие протекает при температурах 700-900°С с образованием диборида титана.

Рис.4. Зависимость скорости и температуры горения смесей насыпной плотности состава (^^Ш)^ масс.% Си, механически активированных в течение 1 мин.

Рис.5. Рентгенограммы композита состава Т1Вг-60масс.%Си: а-продукт СВС-реакции, б-продукт СВС-реакции, механически обработанный в течение 5 мин.

Рис.6. Зависимость скорости и температуры горения образцов, спрессованных из механически активированных смесей состава (П-2,1В)-60масс.% Си, от времени механической активации.

Существенно, что для механически активированных смесей зависимость скорости горения от времени активации описывается кривой с максимумом, как

для прессованных образцов (рис.6), так и для образцов насыпной плотности (рис.7). Увеличение скорости горения при малых временах механической обработки можно объяснить увеличением поверхности раздела фаз компонентов и накоплением высокой концентрации дефектов. Снижение скорости горения после максимума обычно связывают с образованием продуктов реакции уже в ходе механической обработки и "отравлением" ими реакционной смеси. В нашем случае диборид титана в процессе активации не образуется, однако, "отравление" может объясняться образованием других связанных форм исходных элементов, например, пересыщенных твердых растворов титана в меди и меди в титане. В режиме догорания твердые растворы также могут реагировать с бором с образованием диборида титана.

-300

<М-1-■-1-1-1-.-р-1-1-■-1- 200

0 12 3 4 5

Время предварительной мехактивации. мин

Рис.7. Зависимость скорости и температуры горения смеси состава СП-2,1 В)-60масс.% Си от времени механической активации для образцов насыпной плотности.

Согласно литературным данным адиабатическая температура горения смеси Т1-2Б составляет 3190 К, то есть приближается к температуре плавления диборида титана. Расчет адиабатической температуры горения для состава (Ть 2,1Б)-60масс.% Си дает величину 2480 К, то есть теплоты реакции достаточно для того, чтобы нагреть медь выше температуры плавления. В реальных условиях температура горения меньше из-за теплопотерь в окружающую среду. Как видно из рис.6, 7, температура горения активированных составов (Т1-2,1Б)-60масс.% Си снижается по сравнению с неактивированными. Для образцов насыпной плотности температура горения механически активированных смесей уменьшается существенно и не превышает температуру плавления меди. Полученные результаты показывают, что для увеличения дисперсности частиц

диборида титана в продукте следует проводить СВС в образцах насыпной плотности.

Существенное снижение температуры горения для образцов насыпной плотности является фактором, благоприятствующим образованию субмикронных частиц диборида титана. Продукт СВС в образцах насыпной плотности представляет собой пористые спеки или порошок, состоящий из частиц размером 50-100 мкм. На рис.8 представлена микроструктура продукта СВС в образцах насыпной плотности. Размер частиц диборида титана составляет 0,2-0,5 мкм. Согласно нашим экспериментам и литературным данным разбавление смеси порошков титана и бора медью без применения предварительной механической активации приводит к образованию в режиме СВС частиц диборида титана размером более 1 мкм.

Таким образом, полученная микроструктура продукта СВС-реакции образуется благодаря выбранному способу синтеза и не достижима без применения механической активации смеси.

Механическая обработка продукта СВС-реакции позволяет дополнительно диспергировать частицы диборида титана в матрице. Данные просвечивающей электронной микроскопии (рис.9) показывают, что размер частиц диборида титана в продукте СВС-реакции, обработанном в течение 5 мин, составляет 3050 нм и практически не меняется с увеличением времени обработки.

Оценка размера кристаллитов по уширению линий диборида титана на рентгенограммах удовлетворительно согласуется с данными электронной микроскопии. Полученный нанокомпозит имеет необычную структуру: в матрице распределены наноразмерные частицы, занимающие значительную объемную долю. Средний размер частиц нанокомпозиционного порошка составляет 30-40 мкм.

Таким образом, осуществление реакции синтеза диборида титана описанным способом позволяет сочетать преимущества проведения реакции в матрице и объединения методов механической активации и СВС и дает в качестве результирующего продукта нанокомпозит ИВ2-Си.

Следует отметить, что преимуществом трехстадийного получения нанокомпозитов является возможность изменения состава матрицы путем добавления необходимых количеств порошков металлов, а также введения функциональных добавок на стадии механической обработки продукта СВС-реакции.

Данная операция может быть использована для синтеза составов с повышенным содержанием металла-разбавителя, получение которых невозможно непосредственным СВС в матрице. На основе синтезированного композита можно получать составы со сложной матрицей. В данной работе таким способом получали композиты с содержанием меди более 70% масс, и композиты со смешанной матрицей Си-Ж.

3. Эволюция микроструктуры нанокомпозита Т82-Си при компактировании. Способы сохранения наноструктуры в объемном материале. Механические свойства компактных материалов

Установление закономерностей микроструктурных изменений композита при компактировании является необходимым этапом при выборе способа получения компактного материала с заданными свойствами. Для сохранения наноструктуры в объемном материале необходимо создать условия эффективного спекания и уплотнения с минимальным ростом зерен или частиц. Для определения таких условий были проведены исследования эволюции микроструктуры нанокомпозита 1ГВ2-Си в условиях, сильно различающихся по способу и времени воздействия (термический отжиг, спекание методом электронно-лучевой порошковой металлургии (ЭЛПМ), спекание электрическим током, взрывное компактирование).

Микроструктуру компактов исследовали на полированных образцах. Использовали различные травители, в частности, водный раствор персульфата аммония (1:4). Механические испытания образцов проводили в условиях статического сжатия на испытательной машине 8сЬепск-8тш-100 со скоростью деформации 0.05 мм/мин. Образцы для испытаний вырезали в форме параллелепипедов методом электроэрозионной резки. Размер образцов составлял 4 2,3 2,3 мм3.

При спекании спрессованных таблеток состава Т1Вг-43об.% Си при температуре, равной 0,7Тплси (680°С) из наночастиц диборида титана формируются субмикроволокна (рис.10), образованные, по-видимому, вследствие движения наночастиц как целого в матрице и их агломерации. Движение частиц в матрице может быть обусловлено высокой при указанных

температурах подвижностью вакансий в меди, деформированной в процессе механической обработки продукта СВС-реакции.

При спекании спрессованных таблеток методом ЭЛПМ с участием жидкой фазы наблюдался рост кристаллов диборида титана до размера 2-3 мкм (рис.11); при этом компакты сохраняли существенную пористость (табл.1).

Процесс спекания электрическим током методом Spark Plasma Sintering (установка SPS-515S Sumitomo Coal Mining Co., Japan), включает одновременное действие на образец постоянного тока в импульсном режиме, температуры и давления. Импульсный режим воздействия способствует образованию локальных высокотемпературных точек в объеме образца и их перемещению в процессе спекания, а также быстрому охлаждению межчастичных контактов. Измеряемая в процессе нагрева и выдержки SPS-температура является температурой стенки прессформы; температура, развивающаяся в областях межчастичных контактов, зависит от структуры поверхности частиц и их проводимости и может быть существенно выше SPS-температуры.

ШЩШ?.ЩШ4

Рис 10 Микроструктура компактного материала TiB2-43%o6 Си после спекания при 680°С в течение 1 ч

Таким образом, в реализующихся неравновесных условиях в интервале SPS-температур 700-950°С в композите TíB2-43%o6. Си из наночастиц образуется жесткий каркас (рис.12), при этом размер частиц диборида титана увеличивается незначительно. Удаление меди электрохимическим травлением выявляет мелкозернистую структуру каркаса (средний размер зерна 100 нм).

Очевидно, в этом случае SPS-процесс может быть использован для получения компактных композитов с взаимопроникающими сетками фаз, составляя альтернативу традиционному методу получения таких материалов инфильтрацией пористой керамики металлическим расплавом.

При увеличении SPS-температуры плотность и твердость компактов растет при сохранении нанозернистой структуры каркаса. Плотность и твердость

Рис 11. Ограненные частицы диборида титана, образующиеся при перекристаллизации в медном расплаве

компактов, полученных термическим отжигом спрессованных таблеток методом ЭЛПМ и SPS, приведены в таблице 1.

а б

Рис.12. Каркас из диборида титана, формирующийся из наночастиц в процессе SPS-спекания композита TiB2-43%o6. Си: а-пористая структура из диборида титана, обнаруживаемая при электрохимическом удалении меди из поверхностного слоя компакта, б-микроструктура каркаса.

Таблица 1. Плотность и твердость компактов, спеченных термическим отжигом спрессованных таблеток, методом ЭЛПМ и SPS

Условия спекания (температура, время выдержки, давление) Состав Относительная плотность спеченных компактов, % Твердость по Виккерсу, HV

Термический отжиг, 680°С, 3 ч TiB2-43o6.% Си 64,0 96

ЭЛПМ TiB2-43o6%. Си 63,5 118

ЭЛПМ TiB2-67o6.%Cu 67,0 106

ЭЛПМ TiBr82o6.%Cu 76,0 92

SPS, 700°С, 5 мин, 70 МПа TiB2-43o6.% Си 79,4 237

SPS, 800°С, 5 мин, 70 МПа TiB2-43o6.% Си 83,0 332

SPS, 950°С, 0 мин, 50 МПа TiB2-43o6.% Си 88,8 584

SPS, 950°С, 30 мин, 70 МПа TiB2-43o6.% Си 93,9 673

SPS, 800°С, 5 мин, 50 МПа TiB2-82об.% (Cu-Ni, 80/20ат.%) 95,6 228

В композитах с содержанием наночастиц диборида титана менее 30об.% при спекании их электрическим током уже при SPS-температуре, равной 800°С,

происходит полное проплавление образца, сопровождающееся процессами роста частиц диборида титана до микронных размеров.

Для композита, матрица которого имеет более высокую температуру плавления, при тех же условиях спекания удается уменьшить интенсивность кристаллизационных процессов. Так, размер частиц диборида титана в компактном материале ТiB2-82об.% (Cu-Ni, 80/20 ат.%), спеченном методом SPS, составляет 0,3-0,5 мкм.

Наличие жесткого

керамического каркаса в компактах TiB2-43oб%. Си, спеченных методом SPS, определяет высокие значения твердости и прочности материала при сравнительно низкой пластичности (рис.13, кривая 1). Анализ кривых течения образцов, спеченных методом ЭЛПМ (рис.13, кривые 2-4), показывает, что существенного увеличения пластичности можно достичь снижением концентрации диборида титана. Низкая твердость ЭЛПМ-ком пактов

10 11

Деформация, %

Рис 13 Кривые течения компактов l-SPS-компакт TiB2-43o5 % Си, 2- ЭЛПМ TiB2-43o5 % Си, 3-ЭЛПМ TiB2-67o5 % Си, 4-ЭЛПМ TiB2-82o5 % Си

объясняется

недостаточным уплотнением материала при спекании; невысокие прочностные характеристики и их немонотонная зависимость от концентрации диборида титана обусловлены ростом частиц диборида титана, а также недостаточным смачиванием в системе жидкая медь-диборид титана.

Улучшенными механическими свойствами обладают материалы TiB2-82об.% (Cu-Ni, 80/20 ат.%), спеченные методом SPS. Они проявляют высокую пластичность (8%) и прочность (1267 МПа) вследствие повышения смачивания в системе при добавлении никеля.

Для получения компактов взрывным методом использовали компактирование порошков в ампуле с центральным стрежнем. Метод взрывного компактирования

РИС 14 Микроструктура компакта TlB2-82o6 % Си, полученного взрывным компактированием

оказывается эффективным как для сохранения наноразмера частиц диборида титана, так и для получения высокоплотных компактов во всей области составов благодаря высоким давлениям (ЗГПа), развиваемым в волне, и отсутствию жидкой фазы.

При металлографических исследованиях микроструктуры компактов не было обнаружено кристаллов или агломератов, характерных для образцов, в которых происходили процессы рекристаллизации и роста частиц диборида титана. Компакты, полученные взрывным способом, имеют плотность, близкую к теоретической (более 98%), и характеризуются однородным строением, наследующим структуру композиционных агломератов порошка (рис.14).

4.Электроэрозионная устойчивость нанокомпозиционных компактов ТГ82-Си

Методом взрывного формования из нанокомпозиционных порошков были получены электроды состава ^В2-82об.% Си. Электроэрозионные испытания проводили в условиях сильноточного дугового разряда на модели коаксиального ускорителя при времени импульса 50 мкс и максимальном токе 180 кА. Установлено, что потери массы нанокомпозиционного материала при эрозии в 10 раз меньше соответствующих значений для компактной меди. Химический анализ продуктов уноса показал наличие в нем следовых количеств титана, что указывает на преимущественное удаление меди при эрозионном уносе. На поверхности электрода вследствие испарения меди формируется пористый слой толщиной 30-50 мкм.

Структура поверхности (рис.15) свидетельствует о том, что участки расплава в процессе эрозии не образуются, поэтому на поверхности отсутствуют каплеобразные выступы, всегда имеющиеся на электродах из чистой меди и приводящие к быстрому снижению ресурса работы. Существенным является

тот факт, что размер пятна дуги для композиционных материала

увеличивается на порядок, снижая тем самым локальные плотности эрозионных токов.

Присутствие наночастиц

включений создает на поверхности материала высокую плотность дефектов, которые являются центрами аномальной эмиссии электронов. В результате этого в процессе образования дуги оказывается задействованной

большая доля поверхности электрода.

Рис.15 Поверхность электрода Т1Ва-82об.% Си после электроэрозионных испытаний.

Таким образом, переход от металлической меди к нанокомпозиционным электродным материалам приводит к кардинальным изменениям механизма деградации в условиях эрозии. Электроды из нанокомпозиционного материала TiB2-Cu характеризуются малыми потерями массы при эрозии, сохраняют свою форму в условиях дугового разряда и имеют повышенный ресурс работы.

ВЫВОДЫ

1. Осуществлен синтез диборида титана в медной матрице методом СВС в механически активированной смеси порошков титана, бора и меди. Установлено, что продукт химической реакции в матрице представляет собой частицы диборида титана размером 0,2-0,5 мкм. Максимальную скорость реакции горения в системе заданного состава обеспечивает оптимальное время предварительной механической активации. Установлено, что использование предварительной механической активации позволяет увеличить концентрацию меди в порошковых смесях, в которых возможна реализация устойчивой волны СВС, от 50 до 70 масс.%.

2. На примере системы TiB2-Cu разработан способ получения нанокомпозитов с металлической матрицей методом СВС в сочетании с предварительной механической активацией исходных элементных порошков в планетарной шаровой мельнице и механической обработкой продукта СВС-реакции. Обосновано применение методов механической обработки при синтезе композита и проведение реакции СВС в образцах насыпной плотности. Предварительная активация обеспечивает в системе Ti-B-Cu взаимное диспергирование реагентов, а также создает условия для горения при более низких температурах, что благоприятствует образованию мелкодисперсных (субмикронных) частиц диборида титана в продукте СВС-реакции. Последующая механическая обработка СВС-продукта приводит к диспергированию частиц диборида титана в матрице до 30-50 нм.

3. Сохранение наноразмерности диборида титана и достижение высокой плотности компактного материала обеспечивается при одновременном действии на образец давления и температуры, исключающих плавление медной матрицы. Наличие жидкой фазы при спекании приводит к агломерации и существенному росту частиц диборида титана. Плотные компакты с сохранением размера частиц диборида титана получены спеканием постоянным током в импульсном режиме и взрывным компактированием. Наноструктурные компактные материалы, спеченные электрическим током, характеризуются повышенными значениями прочности.

4. Нанокомпозиционные электроды состава TiB2-82oб.% Си проявляют 10-кратное увеличение стойкости к электрической эрозии в условиях сильноточного дугового разряда по сравнению с электродами из компактной меди. Выявлены особенности эрозионного поведения нанокомпозиционных

электродов, обусловленные присутствием наночастиц, распределенных в медной матрице: увеличение в 10 раз размера пятна дуги по сравнению с медными электродами и отсутствие расплава на поверхности электрода и капельного уноса меди. Нанокомпозиционные электроды TiB2-82o6.% Си сохраняют свою форму и размеры после электрической эрозии благодаря образованию на их поверхности пористого обедненного медью слоя толщиной 30-50 мкм.

Содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Дудина Д.В., Корчагин М.А., Ломовский О.И., Квон Я.-С. Применение методов механической обработки для in situ синтеза TiB2-Cu нанокомпозита// Труды VI Всероссийской (Международной) Конференции "Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем". — Москва, 2002.-С. 145-148.

2. Kwon Y.S., Dudina D.V., Korchagin MA, Lomovsky O.I. Solid-state synthesis of titanium diboiide in copper matrix// J.Metastable and Nanocrystalline Materials. -2003. - V.15-16. - P.253-258.

3. Ляхов Н.З., Панин В.Е., Дудина Д.В., Корчагин М.А., Ломовский О.И., Гриняев Ю.В., Дураков В.Г., Панин СВ., Почивалов Ю.И. Разработка конструкционных материалов на основе порошковых нанокомпозитов//Физическая Мезомеханика. — 2003. - Т.6. - №2. - С.63-76.

4. Dudina D.V., Panin V.E., Korchagin MA, Lomovsky O.I., Panin S.V., Giinyaev Yu.V., Durakov V.G., Pochivalov Yu.L, Lyakhov N.Z. Microstructure evolution of TiB2-Cu nanocomposite during consolidation and mechanical properties of bulk material//Proceedings of X Topical Seminar and III Conference "Materials of Siberia" "Nanoscience and technology". -Novosibirsk, 2003.- P.90-91.

5. Dudina D.V., Lomovsky O.I., Korchagin MA, Kwon Y.S. TiB2-Cu interpenetrating phase composites produced by Spark-Plasma Sintering// Proceedings of the 7th Korea-Russia International Symposium on Science and Technology. - Ulsan. - 2003. - P.47-50.

6. Kwon Y. S., Dudina D.V., Lomovsky O.I., Korchagin MA, Kim J.S. TiB2-Cu interpenetrating phase composites produced by Spark-Plasma Sintering//J.Korean Powder Metallurgy Institute. - 2003. - V.10. - №3 -P.168-171.

7. Lomovsky O.I., Golubkova G.V., Dudina D.V., Andreev V.M., Mali V.I., Anisimov A.G., Shvetsov G.A Mechanochemical synthesis of high energy density nanomaterials//Abstracts of International Workshop "High energy density hydrodynamics". - Novosibirsk, 2003. - P.52.

8. Panin V.E., Dudina D.V., Korchagin M.A., Lomovsky O.I., Panin S.V., Grinyaev Yu.V., Durakov V.G, Pochivalov Yu.L, Lyakhov N.Z. Formation

of titanium diboride fibers during annealing of TiB2-Cu nanocomposite//Book of Abstracts of the International Workshop "Mesomechanics: Fundamentals and Applications" (MESO'2003) and VII International Conference "Computer-Aided. Design of Advanced Materials and Technologies". -Tomsk, 2003. - P.85-86.

9. Kwon Y.-S., Dudina D.V., Korchagin MA, Lomovsky O.I. Microstructure changes in TiB2 nanocomposite under sintering//Abstracts of IV International Conference on Mechanochemistry and Mechanical Alloying. - Braunschweig,

2003.-P.81.

10.Kwon Y.-S., Kim J.-S., Park J.-J., Kim H.-T., Dudina D.V. Microstructure of Cu-TiB2 nanocomposite during Spark Plasma Sintering//Mater.Sci.Forum. -

2004.- V.449-452.-P.I 113-1116.

П.Дудина Д. В. Процессы в нанокомпозите TiB2-Cu в условиях электрической эрозии//Материалы XLII Международной научной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс": Молекулярный дизайн и экологически безопасные технологии, Новосиб. гос.ун-т. - Новосибирск, 2004. - С.3-4.

12.Dudina D.V., Lomovsky O.I., Korchagin M.A., Mali V.I., Kwon Y.S., Kim J.S. Comparative study of microstructures of bulk TiB2-Cu composites sintered by different techniques//Abstracts of International Conference "Mechanochemical synthesis and sintering". - Novosibirsk, 2004. -C.10I.

13.Dudina D.V., Lomovsky O.I., Korchagin MA, Mali V.I., Kwon Y.S., Kim J.S. Cu-based bulk nanocomposites produced by-non-equilibrium consolidation: a good outlook for erosion resistant materials//Abstracts of International Conference "Mechanochemical synthesis and sintering". -Novosibirsk, 2004. - C.79.

Подписано к печати "12" августа 2004г. Формат бумаги 60x84 1/16. Объём 2 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 1301. Отпечатано "Документ-Сервис", 630090, Новосибирск, Институтская 4/1, тел. 356-600

- 16155

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата химических наук, Дудина, Дина Владимировна

Введение.

1. Литературный обзор.

1.1. Синтез в матрицах как способ получения дисперсных частиц и композиционных структур.

1.2. Реакции в металлических матрицах и способы их осуществления.

1.3. Возможности механической активация для осуществления реакций в металлических матрицах.

1.4.Самораспространяющийся высокотемпературный синтез в механически активированных системах. Синтез нанокомпозитов.

1.5. Получение компактных материалов из нанокомпозиционных порошков. Проблема сохранения наноструктуры в компактном материале.

1.6. Перспективы применения композиционных материалов на основе системы TiB2-Cu.

1.7. Цель и задачи исследования.

2.Синтез диборида титана в медной матрице объединением методов механической активации и СВС.

2.1.Описание механически активированного состояния в системе Ti-B

2.1.1.Условия механической активации.

2.2. СВС-реакция в механически активированной смеси Ti-B-Cu.

2.2.1 .Температура и скорость горения в системе. Зависимость скорости и температуры горения от времени предварительной механической активации.

2.2.2.Концентрационные пределы горения механически активированной системы Ti-B-Cu.

2.2.3. Микроструктура продукта СВС-реакции.

2.3. Механическая обработка продуктов СВС-реакции. Микроструктура частиц нанокомпозита TiB2-Cu.

3. Эволюция микроструктуры нанокомпозита TiB2-Cu при компактировании. Способы сохранения наноструктуры в объемном материале. Механические свойства компактных материалов.

3.1. Методики спекания (прессование и термический отжиг, спекание методом электронно-лучевой порошковой металлургии, спекание электрическим током, взрывное компактирование).

3.2.Микроструктура компактных материалов. Сохранение наноструктуры при компактировании.

3.3.Механические свойства компактных материалов.

4.Электроэрозионная устойчивость нанокомпозиционных компактов

TiB2-Cu.

Введение диссертация по химии, на тему "Синтез диборида титана в медной матрице и разработка композиционных материалов на основе системы TiB2-Cu"

Реакции образования керамической фазы, протекающие в металлических матрицах, лежат в основе получения многих композиционных материалов. Проведение реакций в металлических матрицах обеспечивает возможность получения мелкодисперсных частиц продукта при равномерном распределении их в матрице.

Система Т1В2-С11 может рассматриваться в качестве модельной для изучения реакции в металлической матрице, поскольку диборид титана является термодинамически наиболее стабильной фазой в системе. Интерес к системе ИВг-Си с точки зрения материаловедения обусловлен удачным сочетанием свойств составляющих компонентов. Для меди характерны пластичность и высокие значения тепло- и электропроводности; диборид титана имеет высокие температуру плавления и твердость, а также достаточно высокие для керамики значения тепло- и электропроводности, что позволяет создавать на основе данной системы высокопрочные проводящие материалы.

Одним из наиболее простых и удобных методов получения диборида титана из элементов является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), использующий внутренние энергетические ресурсы системы. Высокая теплота образования диборида титана позволяет проводить его синтез в режиме СВС в присутствии матрицы-разбавителя. В последнее время все большее внимание исследователей привлекают способы синтеза новых материалов путем объединения методов СВС и механической активации порошков в шаровых мельницах-активаторах. При использовании предварительной механической активации СВС осуществляется не в обычной смеси порошков, а в качественно новом материале - композиционной высокодефектной структуре; при этом фазовый состав и микроструктура продуктов существенно отличаются от таковых для неактивированных смесей. Последующая механическая обработка продукта СВС реакции дает дополнительные возможности формирования наноструктуры композита, а в некоторых случаях и изменения фазового состава. Поэтому исследование физико-химических и микроструктурных особенностей реакций, проводимых указанным способом, является актуальным для химии твердого тела и материаловедения в целом.

На примере синтеза диборида титана в медной матрице впервые установлены особенности СВС в механически активированной смеси компонентов в присутствии матрицы-разбавителя: расширение концентрационных пределов горения и снижение температуры горения по сравнению с неактивированными смесями, существование оптимальной продолжительности предварительной механической активации реагентов для протекания реакции горения с максимальной скоростью.

Для получения из нанокомпозиционных порошков компактного материала с заданной микроструктурой и свойствами необходим тщательный выбор метода и условий компактирования. В литературе представлен широкий спектр работ по изучению возможностей сохранения размера включений в объемном материале при компактировании, тем не менее, остаются неизученными пути эволюции наноструктуры порошкового композиционного материала при значительной объемной доле (до 50 об.%) керамических наночастиц в металлической матрице.

Одной из областей практического применения компактных композиционных материалов на основе меди, содержащих дисперсные частицы керамики, является изготовление электродов, устойчивых к электрической эрозии. Представляет интерес исследовать электроэрозионную стойкость материала TiB2-Cu, содержащего нанодисперсные частицы диборида титана, и выявить особенности эрозионных процессов, протекающих в данном материале, обусловленные присутствием наноразмерных частиц диборида титана в медной матрице.

В работе поставлены следующие задачи: определение условий образования наночастиц диборида титана в медной матрице при проведении реакции сочетанием методов механической активации и СВС; изучение эволюции наноструктуры порошкового композита TiB2-Cu при различных условиях компактирования, выбор методов, позволяющих сохранить наноструктурное состояние объемного материала; исследование устойчивости компактного нанокомпозиционного материала TiB2-Cu к электрической эрозии в условиях сильноточного дугового разряда.

Практическая значимость результатов проведенных исследований заключается в возможности использовать разработанный на примере системы TiB2-Cu метод синтеза наноразмерных керамических частиц в матрице для получения нанокомпозиционных материалов в различных системах с металлическими и интерметаллическими матрицами, содержащими керамические упрочняющие фазы, образующиеся в СВС-режиме.

Результаты исследований микроструктуры и механических свойств материалов, полученных различными методами компактирования, позволяют рекомендовать условия, необходимые для создания на основе системы TiB2-Cu материалов с заданными значениями твердости, прочности и пластичности.

Установленные закономерности изменений в нанокомпозиционных компактах TiB2-Cu в условиях электрической эрозии указывают на их перспективность в качестве электроэрозионностойких материалов в условиях высокоэнергетических воздействий.

На защиту выносятся: влияние механической активации на параметры реакции СВС и микроструктуру продуктов в системе TiB2-Cu; способ синтеза нанокомпозиционных порошков TiB2-Cu сочетанием методов механической активации и СВС; условия получения компактных материалов из порошковых нанокомпозитов TiB2-Cu с сохранением наноструктуры в объеме; применение нанокомпозитов TiBa-Cu в качестве электроэрозионностойких материалов в условиях сильноточного дугового разряда.

1. Литературный обзор

Заключение диссертации по теме "Химия твердого тела"

Выводы

2.На примере системы TiB2-Cu разработан метод получения нанокомпозитов с металлической матрицей СВС-синтезом в сочетании с предварительной механической активацией исходных элементных порошков в планетарной шаровой мельнице и механической обработкой продукта СВС-реакции. Обосновано применение методов механической обработки при синтезе композита и проведение реакции СВС в образцах насыпной плотности. Предварительная активация обеспечивает в системе Ti-B-Cu взаимное диспергирование реагентов, а также создает условия для горения при более низких температурах, что благоприятствует образованию мелкодисперсных (субмикронных) частиц диборида титана в продукте СВС-реакции. Последующая механическая обработка СВС-продукта приводит к диспергированию частиц диборида титана в матрице до 30-50 нм.

3.Исследованы пути эволюции наноструктуры композита при компактировании. Показано, что сохранение наноразмерности диборида титана и достижение высокой плотности компактного материала реализуется при одновременном действии на образец давления и температуры, исключающих плавление медной матрицы. Наличие жидкой фазы при спекании приводит к агломерации и существенному росту частиц диборида титана. Плотные компакты с сохранением размера частиц диборида титана получены спеканием постоянным током в импульсном режиме и взрывным компактированием. Наноструктурные компактные материалы, спеченные электрическим током, характеризуются повышенными значениями прочности.

4.Установлено, что нанокомпозиционные электроды состава TiB2-82o6.% Си проявляют 10-кратное увеличение стойкости к электрической эрозии в условиях сильноточного дугового разряда по сравнению с электродами из компактной меди. Выявлены особенности эрозионного поведения нанокомпозиционных электродов, обусловленные присутствием наночастиц, распределенных в медной матрице: увеличение в 10 раз размера пятна дуги по сравнению с медными электродами и отсутствие расплава на поверхности электрода и капельного уноса меди. Показано, что нанокомпозиционные электроды TiB2-82o6.% Си сохраняют свою форму и размеры после электрической эрозии благодаря образованию на их поверхности пористого обедненного медью слоя толщиной 30-50 мкм.

Публикации по теме диссертации

1. Д.В.Дудина, М.А.Корчагин, О.И.Ломовский, Я.-С.Квон. Применение методов механической обработки для in situ синтеза TiB2-Cu нанокомпозита// Труды VI Всероссийской (Международной) Конференции "Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем". -Москва, 2002. - С.145-148.

2. Y.S.Kwon, D.V.Dudina, M.A.Korchagin, O.I.Lomovsky. Solid-state synthesis of titanium diboride in copper matrix// J.Metastable and Nanocrystalline Materials. -2003. - V.15-16. - P.253-258.

3. Н.З.Ляхов, В.Е.Панин, Д.В.Дудина, М.А.Корчагин, О.И.Ломовский, Ю.В.Гриняев, В.Г.Дураков, С.В.Панин, Ю.И.Почивалов. Разработка конструкционных материалов на основе порошковых нанокомпозитов//Физическая Мезомеханика. - 2003. - Т.6. - №2. - С.63-76.

4. D.V.Dudina, V.E.Panin, M.A.Korchagin, O.I.Lomovsky, S.V.Panin, Yu.V.Grinyaev, V.G.Durakov, Yu.I.Pochivalov, N.Z.Lyakhov. Microstructure evolution of TiB2-Cu nanocomposite during consolidation and mechanical properties of bulk material//Proceedings of X Topical Seminar and III Conference "Materials of Siberia" "Nanoscience and technology". - Novosibirsk, 2003. - P.90-91.

5. D.V.Dudina, O.I.Lomovsky, M.A.Korchagin, Y.S.Kwon. TiB2-Cu interpenetrating phase composites produced by Spark-Plasma Sintering// Proceedings of the 7th Korea-Russia International Symposium on Science and Technology. - Ulsan. - 2003. - P.47-50.

6. Y. S. Kwon, D.V. Dudina, O.I. Lomovsky, M.A. Korchagin, J.S. Kim. TiB2-Cu interpenetrating phase composites produced by Spark-Plasma Sintering//J.Korean Powder Metallurgy Institute. - 2003. - V.10. - №3 -P. 168-171.

7. O.I.Lomovsky, G.V.Golubkova, D.V.Dudina, V.M.Andreev, V.I.Mali, A.G.Anisimov, G.A.Shvetsov. Mechanochemical synthesis of high energy density nanomaterials//Abstracts of International Workshop "High energy density hydrodynamics". - Novosibirsk, 2003. - P.52.

8. V.E.Panin, D.V.Dudina, M.A.Korchagin, O.I.Lomovsky, S.V.Panin, Yu.V.Grinyaev, V.G.Durakov, Yu.I.Pochivalov, N.Z.Lyakhov. Formation of titanium diboride fibers during annealing of TiB2-Cu nanocomposite//Book of Abstracts of the International Workshop "Mesomechanics: Fundamentals and Applications" (MESO'2003) and VII International Conference "Computer-Aided Design of Advanced Materials and Technologies". - Tomsk, 2003. - P.85-86.

9. Y.-S.Kwon, D.V.Dudina, M.A.Korchagin, O.I.Lomovsky. Microstructure changes in TiB2 nanocomposite under sintering//Abstracts of IV International Conference on Mechanochemistry and Mechanical Alloying. - Braunschweig, 2003. - P.81.

10.Y.-S.Kwon, J.-S.Kim, J.-J.Park, H.-T.Kim, D.V.Dudina. Microstructure of Cu-TiB2 nanocomposite during Spark Plasma Sintering//Mater.Sci.Forum. -2004.- V.449-452. -P.l 113-1116.

11.Д.В.Дудина. Процессы в нанокомпозите TiB2-Cu в условиях электрической эрозии/ТМатериалы XLII Международной научной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс": Молекулярный дизайн и экологически безопасные технологии, Новосиб. гос.ун-т. - Новосибирск, 2004. - С.3-4.

12.D.V.Dudina, O.I.Lomovsky, M.A.Korchagin, V.I.Mali, Y.S.Kwon, J.S.Kim. Comparative study of microstructures of bulk TiB2-Cu composites sintered by different techniques//Abstracts of International Conference "Mechanochemical synthesis and sintering". - Novosibirsk, 2004. - C.101.

13.D.V.Dudina, O.I.Lomovsky, M.A.Korchagin, V.I.Mali, Y.S.Kwon, J.S.Kim. Cu-based bulk nanocomposites produced by-non-equilibrium consolidation: a good outlook for erosion resistant materials//Abstracts of International Conference "Mechanochemical synthesis and sintering". -Novosibirsk, 2004. - C.79.

Заключение

На примере системы TiB2-Cu исследованы особенности получения упрочняющей фазы в металлической матрице сочетанием методов механической активации и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Показано, что проведение реакции в матрице позволяет существенно повысить дисперсность продукта. Для образования композита, содержащего наноразмерные частицы диборида титана, распределенные в медной матрице, решающее значение имеет механическая активация порошковой смеси реагентов и продукта СВС-реакции.

Реакции в металлических матрицах при определенных условиях их проведения оказываются перспективными для получения нанокомпозитов. Синтез в матрице сочетанием СВС и механической активации дает широкие возможности управления параметрами реакции - температурой и скоростью горения, содержанием и размером частиц упрочняющей фазы. Предложенный метод синтеза, по-видимому, может быть использован для получения нанокомпозитов с металлическими и интерметаллическими матрицами. В качестве упрочняющей фазы могут выступать различные тугоплавкие соединения, обладающие значениями теплот образования, достаточными для осуществления реагирования в режиме СВС.

Синтез нанокомпозитов с уникальными микроструктурами создает благоприятную почву для исследований процессов роста и агломерации наночастиц в матрице при их значительном объемном содержании. На примере системы TiB2-Cu показано, что эволюция наноструктуры полученных композитов при компактировании может приводить к получению различных микроструктур в объемных материалах в зависимости от способа воздействия.

При использовании неравновесных методов компактирования и спекания удается свести к минимуму процессы роста частиц и получить объемные материалы с наноразмерными включениями или наноструктурным каркасом, проявляющие высокие прочностные характеристики.

Поведение нанокомпозиционного материала TiB2-Cu в условиях электрической эрозии сильноточного дугового разряда указывает на возможность создания нового класса эрозионностойких материалов, принципиально отличающихся механизмом деградации и имеющих повышенный ресурс работы. Нанокомпозиционные электроды могут составить альтернативу традиционным электродам из компактной меди и композитам на ее основе с размером зерна 10-100 мкм.

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Дудина, Дина Владимировна, Новосибирск

1. Г.Б.Сергеев. Нанохимия металлов//Успехи химии. - 2001. - Т.70. -№10. -С.915-933.

2. А.Л.Бучаченко. Химия на рубеже веков: свершения и прогнозы//Успехи химии. 1999. - Т.68. - №2. - С.99-118.

3. А.Д.Помогайло, А.С.Розенберг, И.Е.Уфлянд. Наночастицы металлов в полимерах. М., Химия. - 2000. - 672 с.

4. G.B.Sergeev. Cryochemistry of metal nanoparticles//J.Nanoparticule Research. 2003. - V.5. - P.529-537.

5. С.П.Губин. Что такое наночастица? Тенденции развития нанохимии и нанотехнологии//Росс. Хим. Журнал. 2000. - Т.44. - № 6. - С. 23-31.

6. V.P.Isupov, L.E.Chupakhina, R.P.Mitrofanova, K.A.Tarasov, A.Yu.Rogachev, V.V.Boldyrev. The use of intercalation compounds of aluminium hydroxide for the preparation of nanoscale systems//Solid State Ionics. 1997. - V. 101-103. - P.265-270.

7. T.Tsuzuki, K.Pethick, P.G.McCormick. Synthesis of CaC03 nanoparticles by mechanochemical processing//J.Nanoparticles Research. 2000. - V.2. -P.375-380.

8. Н.Сата. Синтез керамических порошков/В кн."Химия синтеза сжиганием". Пер. с японского. - М., Мир. - 1998. - С. 100-109.

9. H.C.Yi, T.C.Woodger, J.J.Moore, J.Y.Guigne. Combustion synthesis of HfB2-Al composites//Metallurgical and Materials Transactions B. 1998. -V.29. - P.877-887.

10. J.W.Kaczmar, K.Pietrzak, W.Wlosinski. The production and application of metal matrix composite materials//J.Mater.Sci.Process.Tech. 2000. -V.106. -P.58-67.

11. S.C.Tjong, Z.Y.Ma. Microstructural and mechanical characteristics of in situ metal matrix composites//Mater.Sci.Eng. -2000. V.29. - P.49-113.

12. P.C.Maity, S.C.Panigrahi. Metal and intermetallic matrix in situ particle composites//Key engineering materials. 1995. - V.104-107. - P.313-328.

13. A.R.Kennedy, A.E.Karantzalis, S.M.Wyatt. The microstructure and mechanical properties of TiC and TiB2-reinforced cast metal matrix composites//J.Mater.Sci. 1995. - V.34. - P.933-940.

14. П.А.Витязь, Ф.Г.Ловшенко, Г.Ф.Ловшенко. Механически легированные сплавы на основе алюминия и меди. Мн., Беларуская навука. -1998.-351 с.

15. T.Weissgaerber, C.Sauer, B.Kieback. Nanodispersion-strengthened metallic materials//Proceedings of the 1st Korea-Germany Joint Seminar "Nanostructured Materials", Ulsan. P. 187-195.

16. Yu.V.Baikalova, O.I.Lomovsky. Solid-state synthesis of tungsten carbide in an inert copper matrix//! Alloys Сотр. 2000. - V. 297. - P.87-91.

17. Q.Xu, X.Zhang, J.Han, X.He, V.L.Kvanin. Combustion synthesis and densification of titanium diboride-copper matrix composite//Materials Letters. 2003. - V.57. - P.4439-4444.

18. N.Travitzky, P.Kumar, K.H.Sandhage, R.Janssen, N.Claussen. In-situ synthesis of А120з reinforced Ni-based composites//Adv.Eng.Mater. 2003. - V.5. - №4. - P.256-259.

19. L.L.Ye, Z.G.Liu, J.Y.Huang, M.X.Quan. Combustion reaction of powder mixtures of composition Ni20Ti50C30 during mechanical alloying//Materials Letters. 1995. - V.25. - P. 117-121.

20. J.P.Tu, N.Y.Wang, Y.Z.Yang, W.X.Qi, F.Liu, X.B.Zhang, H.M.Lu, M.S.Liu. Preparation and properties of TiB2nanoparticle reinforced coppermatrix composites by in situ processing//Mater.Lett. 2002. - V.52. - P. 448-452.

21. W.H.Jiang, J.Fei, X.L.Han. Synthesis of titanium and tungsten carbides iniron matrices//J.Mater.Sci.Lett. 2001. - V.20. - P.283-284. 23.S.Dallaire, J.-G.Legoux. Synthesis of TiB2 in liquid copper//Mater.Sci.Eng.

22. A183. 1994. - P.139-144. 24.S J.Dong, Y.Zhou, Y.W.Shi, B.H.Chang. Formation of a TiB2-reinforced copper-based composite by mechanical alloying and hot pressing//Metall. Mater.Trans.A. -2002. - V.33A. - Issue 4. - P. 1275-1280.

23. C.Biselli, D.G.Morris, N.Randall. Mechanical alloying of high-strength copper alloys containing TiB2 and А12Оз dispersoid particles//Scripta Metall. Mater. -1994. V.30. - №10. - P.1327-1332.

24. E.Yuasa, T.Morooka, R.Laag, W.A.Kaysser, G.Petzow. Microstructural changes of Cu-Ti-B powders during mechanical alloying//Powder Metall. -1992. -V.35. -№2. -P120.

25. J.Lee, J.Y.Jung, E.-S.Lee, W.J.Park, S.Ahn, N.J.Kim. Microstructure and properties of titanium boride dispersed Cu alloys fabricated by spray forming//Mater.Sci.Eng. A277. 2000. -P.274-283.

26. C.C.Leong, L.Lu, J.Y.H.Fuh, Y.S. Wong. In-situ formation of copper matrix composites by laser sintering/ZMater.Sci.Eng. A338. 2002. - P.81-88.

27. X.Zhang, X.He, J.Han, W.Qu, V.L.Kvanin. Combustion synthesis and densification of large-scale TiC-xNi cermets//Materials Letters. -2002. -V.56. P.183-187.

28. Z.Y.Chen, Y.Y.Chen, Q.Shu, G.Y.An, D.Li, D.S.Xu, Y.Y.Liu. Solidification and interfacial structure of in situ Al-4,5Cu/TiB2 composite/J.Mater.Sci. 35 (2000) 5605-5608.

29. L.Lu, M.O.Lai, F.I.Chen Al-4 wt.% Cu composite reinforced with in situ TiB2 particles. Acta Mater., vol.45, №10,1997, p.4297-4309.

30. K.Tousimi, R.Valiev, A.R.Yavari. Copper-matrix Cu-Hf02 nanocomposite compacts of full density//Mater.Phys.Mech. 2000. - V.2. - P.63-69.

31. Т.И.Серебрякова, В.А.Неронов, П.Д.Пешев. Высокотемпературные бориды. М., Металлургия, Челябинское отделение. - 1991. - 368 с.

32. Диаграммы состояния двойных систем. Справочник. Т.2. Под ред.Н.П.Лякишева. - М., Машиностроение. - 1996-2000. - С.337-341.

33. А.Е.Вол. Строение и свойства двойных металлических систем. Т.1. -Под ред.Н.В.Агеева. - Москва, Государственное издательство физико-математической литературы. - 1959. - С.701-703.

34. Z.A.Munir, V.Anselmi-Tamburini. Self-Propagating Exothermic Reactions: The Synthesis of High-Temperature Materials by Combustion/ZMaterials Science Reports. 1989. - №3. - P.277-365.

35. А.Г.Мержанов. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез//В кн. "Физическая химия. Современные проблемы". Под ред. Я.М.Колотыркина. - М., Химия. - 1983. - С.5-45.

36. D.D.Radev, M.Marinov. Properties of titanium and zirconium diborides obtained by self-propagated high-temperature synthesis//! Alloys Сотр. -1996. -V.244. -P.48-51.

37. I.Gotman, M.J.Koczak, E.Shtessel. Fabrication of A1 matrix in situcomposites via self-propagating synthesis//J. Mater. Sci. Eng.A187. 1994. -P. 189-199.

38. A.J.Horlock, D.G.McCartney, P.H.Shipway, J.V.Wood. Thermally sprayed Ni(Cr)-TiB2 coatings using powder produced by self-propagating high temperature synthesis: microstructure and abrasive wear behavior// Mater.Sci.Eng. A336. 2002. - P.88-98.

39. Г.И.Смагин, Н.Д.Яковлев, M.А.Корчагин. Получение шлифовальных кругов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтезаУ/Инструмент Сибири. 2001. - №1. - С.23-29.

40. В.В.Болдырев. Развитие исследований в области механохимии неорганических веществ в СССР//В кн. Механохимический синтез в неорганической химии. Сб. научных трудов. - Новосибирск, Наука, Сиб. отд-ние. - 1991. - С.5-32.

41. V.V.Boldyrev, K.Tkacova. Mechanochemistry of solids: past, present and prospects//J.Mater.Synth.Proc. 2000. - V.8. - №3/4. - P.121-132.

42. Е.Г.Аввакумов. Механические методы активации химических процессов. 2-е изд., перераб. и доп. - Наука, Новосибирск. - 1986. -305 с.

43. C.Suryanarayana. Mechanical alloying and milling//Progress in Mat.Sci. -2000.-V.46.-P.1-184.

44. А.Г.Мержанов. Процессы горения и взрыва в физикохимии и технологии неорганических материалов//Успехи химии. 2003. - Т.72.- С.323-345.

45. A.G.Merzhanov. Self-propagating high-temperature synthesis: twenty years of research and findings/An: Combustion and plasma synthesis of high-temperature materials. VCH Publishers Inc., New York. - 1990. - P.1-53.

46. А.Г.Мержанов. Твердопламенное горение. Черноголовка, ИСМАН. -2000. - 224 с.

47. Е.А.Левашов, А.С.Рогачев, В.И.Юхвид, И.П.Боровинская. Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М., ЗАО "Издательство БИНОМ". -1999. - 173с.

48. M.A.Korchagin, T.F.Grigorieva, A.P.Barinova, N.Z.Lyakhov. The effect of mechanical treatment on the rate and limits of combustion in SHS processes// Int. J.SHS. 2000. - V.9. - №3. - P.307.

49. А.С.Рогачев, В.И.Пономарев. Фазо- и структурообразование в СВС-процессах//В кн.: Самораспространяющийся высокотемпературный синтез: Теория и практика. Черноголовка, "Территория". - 2001. -С.94-121.

50. V.A.Shugaev, A.S.Rogachev, V.I.Ponomarev. A model for structure formation in SHS systems//IntJ.SHS. 1992. - V.64. - №7. - P.965-976.

51. Концепция развития горения и взрыва как области научно-технического прогресса. Под ред.А.Г.Мержанова. - Черноголовка, "Территория".-2001. - 171 с.

52. E.Gaffet, F.Bernard, J.-C.Niepce, F.Carlot, C.Gras, G.Le Caer, J.-L. Guichard, P.Delcroix, A.Mocellin, O.Tillement. Some recent developments in mechanical activation and mechanosynthesis//J.Mater.Chem. 1999. -V.9. - P.305.

53. C.Gras, F.Charlot, E.Gaffet, F.Bernard, J.C.Niepce. In situ synchrotron characterization of mechanically activated self-propagating high-temperature synthesis applied in Mo-Si system//Acta mater. 1999. - V.47. -№7.- 1999. -P.2113-2123.

54. J.Lagerbom, T.Tiainen, M.Lentonen, P.Lintula. Effect of partial mechanical alloying on the self-propagating high-temperature synthesis of NisSi. J.Mater.Sci. -1999. -v.34. P.1477-1482.

55. М.А.Корчагин, Т.Ф.Григорьева, Б.Б.Бохонов, А.П.Баринова, Н.З.Ляхов. Механическая активация и самораспространяющийся высокотемпературный синтез при получении монофазных высокодисперсных интерметаллидов//Вопросы материаловедения. -2002. №1. - С.419-423.

56. М.А.Корчагин, Т.Ф.Григорьева, Б.Б.Бохонов, М.Р.Шарафутдинов, А.П.Баринова, Н.З.Ляхов. Твердофазный режим горения в механически активированных системах//Физика горения и взрыва. 2003. - Т.39. -№1. - С.51-68.

57. H.Gleiter. Deformation of polycrystals//Proc. of 2nd RISO Symposium on Metallurgy and Materials. Eds. N.Hansen, T.Leffers, H.Lithold). -Roskilde, RISO Nat.Lab. - 1981. - P. 15-21.

58. Р.А.Андриевский. Наноматериалы: концепция и современные проблемы//Ж.Рос.хим. об-ва им.Д.И.Менделеева. 2002. - t.XLVI. -№5.-2002.-С.50-56.

59. R.A.Andrievskii. Thermal stability of nanomaterials//Rus. Chem. Rev. -2002. V.71(10). - P.853-866.

60. Z.A.Munir. Synthesis and densification of nanomaterials by mechanical and field activation//J.Mater.Syn.Proc. 2000. - V.8. - P. 189-196.

61. C.Suryanarayana, C.C.Koch. Nanocrystalline materials: current research and future directions//Hyperfine Interactions. -2000. V. 130. - P.5-44.

62. А.И.Гусев, А.А.Ремпель. Нанокристаллические материалы. М., ФИЗМАТЛИТ. - 2000. - 224 с.71 .А.И.Райченко. Основы процесса спекания порошков пропусканием электрического тока. М., Металлургия. - 1987. - 128 с.

63. G.F.Taylor. US Patent №1896854. Feb 7. - 1933.

64. J.R.Groza, A.Zavaliangos. Nanostructures bulk solids by field activated sintering//Rev.Adv. Mater. Sci. -2003. V.5. - №1. - P.24-33.

65. M.Tokita. Trends in Advanced SPS (Spark Plasma Sintering) Systems and Technology//!. Soc.Powd.Tech.Japan. 1993. -V.30. - №11. - P.790-804.

66. J.W.Lee, Z.A.Munir, M.Ohyanagi. Dense nanocrystalline TiB2-TiC composites formed by field activation from high-energy ball milled reactants//Mater.Sci.Eng. 2002. -V.A325. - P.221-227.

67. R.Sivakumar, D.Doni Jayaseelan, T.Nishikawa, S.Honda, H.Awaji. Mullite-molybdenum composites fabricated by pulse electric current sintering technique//J.European Ceramic society. 2002. - V.22. - P.761-768.

68. D.Doni Jayaseelan, D.Amutha Rani, T.Nishikawa, H.Awaji, T.Ohji. Sintering and microstructure of mullite-Mo composites//J.European Ceramic society. 2002. - V.22. - P. 1113-1117.

69. K.Kobayashi, A.Matsumoto, T.Nishio, K.Ozaki. Pulsed current sintering of amorphous titanium alloy powder synthesized by mechanical alloying process/Materials Transactions. 2003. V.44. - №1. - P.144-147.

70. E.P.Carton, M.Stuivinga, H.Kezers, H.Verbeek, P.J.Van Der Put. Shock wave fabricated ceramic-metal nozzles//Applied Composite Materials. -1999. V.6. -P.139-165.

71. B.И.Мали, Т.С.Тесленко. Структура и свойства взрывных компактов медь-молибден//Физика горения и взрыва. 2002. -Т.38. - №4. - С. 106111.

72. J.P.Tu, W.Rong, S.Y.Guo, Y.Z.Yang. Dry sliding wear behavior of in situ Cu-TiB2 nanocomposites against medium carbon steel//Wear. -2003. V. 255. - P.832-835.

73. J.Rexer. Die Borierung von Kupfer-Titan-Legierungen//Z. Metallkde. -1972. V.63. - №11. - P.745-751.

74. Конструкционные материалы. Справочник/Б.Н.Арзамасов, В.А.Брострем, Н.А.Буше и др. Под общ.ред. Б.Н.Арзамасова. -Москва, Машиностроение. - 1990. - 688с.

75. Г.В.Самсонов. Тугоплавкие соединения. Гос. научно-техн. изд. лит. по черной и цв. металлургии. - Москва. - 1963. - 398 с.

76. Н.Сата. Методы реакционного наплавления и гидроизостатического формования/В кн."Химия синтеза сжиганием". Пер. с японского. - М., Мир.- 1998.-С. 166-186.

77. Н.И.Афанасьев, О.К.Лепакова, Н.К.Гальченко, А.В.Шиленко. Защитные покрытия из СВС-материалов//Труды Всероссийской Конференции "Процессы горения и взрыва в физикохимии и технологии неорганических материалов", Москва. 2002. - С.222-226.

78. T.Bregel, W.Krauss-Vogt, R.Michal, K.E.Saeger. On the application of W/Cu materials in the fields of power engineering and plasma technology/ЯЕЕЕ Trans, on components, hybrids and manufacturing technology. 1992. V. 14. - №1. - P.8-13.

79. A.C. №975068 (СССР). Е.Г.Аввакумов, А.Р.Поткин, О.И.Самарин. Планетарная мельница. Бюллетень изобретений, 1982. - №43.

80. G.K.Williamson, W.H.Hall//Acta Metall. №1. - 1953. - P.22.

81. А.В.Добромыслов, Р.В.Чурбаев, В.А.Елькин. Механическое легирование сплавов системы титан-медь под высоким давлением//ФММ. 1999. - Т.87. - №2. - С.59-64.

82. С.В.Ремпель, А.И.Гусев, А.А.Ремпель. Метод определения размера частиц в компактных и дисперсных наноматериалах/ЛГруды VI Всероссийской (Международной) Конференции "Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем". Москва. - 2002. - С.378-384.

83. Р.З.Валиев, И.В.Александров. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. М., Логос. -2000.-271 с.

84. R.Z.Valiev, R.K.Islamgaliev, I.V.Alexandrov. Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation//Progress in Mater.Sci. 2000. - V.45.1. P. 103-189.tVi

85. E.A.Brandes. Smithells Metals Reference book. 6 edition, Butterworths and Co Ltd, London. - 1983.

86. D.Wexler, A.Fenwick, A.Calca. Influence of milling mechanism on synthesis of TiB2 and TiB/TiB2 composites//J. Metastable and Nanocrystalline Materials. -2003. V. 15-16. - P. 199-204.

87. D.Y.Ying, D.L.Zhang. Processing of Cu-A1203 metal matrix nanocomposite materials by using high energy ball milling//Mater.Sci.Eng. A286. 2000. -P.152-156.

88. А.А.Зенин, А.Г.Мержанов, Г.А.Нерсисян. //Физика горения и взрыва. -№1.- 1981.-С.79.

89. А.А.Зенин, А.Г.Мержанов, Г.А.Нерсисян. Исследование структуры тепловой волны в СВС-процессах на примере синтеза боридов. -Препрю ОИХФ АН СССР. 1980.

90. Р.Scherrer//Gottinger Nachrichten. №2. - 1918. - Р.98.

91. ЮО.Н.К.Гальченко, С.И.Белюк, В.Е.Панин, В.П.Самарцев, А.В.Шиленко, О.К.Лепакова. Электронно-лучевая наплавка композиционных покрытий на основе диборида титана//Физика и химия обработки материалов. 2002. - №4. - С.68-72.

92. Белюк С.И., Панин В.Е. Электронно-лучевая порошковая металлургия в вакууме//Физическая мезомеханика. 2002. - Т.5. - №1. - С.99-104.

93. ЮЗ.Я.Е.Гегузин, М.А.Кривоглаз. Движение макроскопических включений в твердых телах//М., Металлургия. 1971. - 344 с.

94. W.Hort, W.C.Johnson. Coarsening of precipitates clusters in stress gradients//Scripta Mater. V.34. - № 7. - P. 1015-1020.

95. К.И.Портной, Б.Н.Бабич. Дисперсноупрочненные материалы. Серия "Успехи современного материаловедения". М., Металлургия. - 1974, 200 с.

96. R.-J.Li. Ceramic-metal composites.- Metallurgic Industry Press, China. -1995.-P.296.

97. W.Zhou, W.Hu, D.Zhang. Study of the making of metal-matrix interpenetrating phase composites//Scripta Mater. 1998. - V.39. - P. 17431748.

98. R.Atisivan, A.Bandyopadhyay, Y.Gupta. Dynamic tensile response of structured alumina-A1 composites/ZBulletin of the American Physical Society (USA). -2001. V.46. - №4. - P. 90.

99. С.М.Золоторевский. Механические свойства металлов//Учебник для вузов. М., Металлургия. - 1983. - 352 с.

100. P.Yih, D.D.Chung. A comparative study of the coated filler method and the admixture method of powder metallurgy for making metal-matrix composites//J.Mater.Sci. 1997. - V.32. - P.2873-2882.

101. P.Yih, D.D.L.Chung. Titanium diboride copper-matrix composites//J.Mater.Sci. 1997. - V.32. - P.l703-1709.

102. S.Norasetthekul, P.T.Eubank, W.L.Bradley, B.Bozkurt. Use of zirconium diboride-copper as an electrode in plasma applications//J.Mater.Sci. 1999. - V.34. - P.1261-1270.

103. W.R. Wilson. High-current arc erosion of electric contact materials //Trans. AIEE. 1955. - V.74. - Part 3. - P.657-663.

104. Г.С.Белкин, М.Е. Данилов. Исследование особенностей электрической эрозии металло-керамических материалов // Электричество. 1972. -№.8.- С.45-48.

105. Г.В.Буткевич, Г.С.Белкин, Н.А.Ведешенков, М.А.Жаворонков. Электрическая эрозия сильноточных контактов и электродов. М., Энергия. - 1978. - 256 с.

106. G.A. Shvetsov, V.I. Maly, A.G.Anisimov. New materials and technologies for railguns//Proc.5th Europ. Symp. on EML technology. Toulouse, France. - 1995. - Paper № 91.

107. G.A. Shvetsov, V.I. Maly, A.G.Anisimov. High-Current Arc Erosion of Explosively Compacted Mo/Cu and W/Cu Electrodes//Proc.of the 6th European Symposium on EML Technology. 1997, Netherlands. - P.l 17123.

108. G.A.Shvetsov, V.I.Maly, A.G.Anisimov, S.V.Stankevich, A.V.Solovov, T.S.Teslenko. Erosion of explosively compacted Mo/Cu electrodes in high-current arc discharges//IEEE Trans, on Magnetics. 1997. - V.33. - №.1. -P.410-412.

109. А.Г. Анисимов, А.Д. Матросов, Г.А. Швецов. К анализу физических процессов на поверхности электродов в рельсовом ускорителе//ПМТФ. 2002. - Т.43. - №3. - С.39-44.

110. Автор выражает благодарность своему научному руководителю д.х.н., профессору Ломовскому Олегу Ивановичу, а также к.х.н., с.н.с. Корчагину Михаилу Алексеевичу за помощь при получении и обсуждении результатов.

111. Работа выполнялась при поддержке гранта CRDF NO-008-X1.