СИНТЕЗ КОМПОЗИТОВ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ МАТРИЦАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО СПЕКАНИЯ И ХОЛОДНОГО ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ

Объектами исследования являются композиты с металлическими матрицами, полученные методом реакционного электроискрового спекания (ЭИС) и покрытия, полученные при объединении методов холодного газодинамического напыления (ХГН) и ЭИС. Целью работы являлось определение возможностей синтеза композитов с металлическими матрицами (медь и алюминий), упрочненных керамическими частицами TiC и/или углеродными нанотрубками, с использованием методов электроискрового спекания (ЭИС) и холодного газодинамического напыления (ХГН). Исследованы особенности синтеза композитов Cu-TiC и Al-TiC при ЭИС, а также возможность получения композиционных покрытий состава Cu-TiC при объединении методов ХГН и ЭИС. Особое внимание в работе уделено исследованию влияния процессов джоулева нагрева и тепловыделения во время экзотермических реакций на процесс структурообразования композитов при реакционном ЭИС. Установлено, что причиной локального плавления материала на контактах частиц при синтезе композитов TiC-Cu является электрический ток высокой плотности. Показано, что выбор источника углерода (сажа, графит, наноалмазы, многослойные углеродные нанотрубки) существенно влияет на процесс формирования композиционных агломератов при механической обработке в высокоэнергетической мельнице. В смесях с графитом при малых времена обработки формируются частицы ярко выраженной пластинчатой морфологии. Исследовано влияние металла-матрицы (Cu, Al) на процесс синтеза фазы TiC при ЭИС. Показано, что формированию упрочняющей фазы способствует высокая растворимость карбидообразующего металла в матрице. В ходе первого этапа работы по проекту были получены композиты состава 36 об. %TiC-Cu с уникальной структурой, повышенной механической прочностью (предел текучести при сжатии 820-890 МПа) при сохранении высокой электропроводности (18-25 % от электропроводности меди). Путем обработки покрытий состава Ti–C–Cu, полученных методом ХГН, пропусканием электрического тока осуществлен синтез карбида титана, получено композиционное покрытие TiC–Cu и увеличена адгезия покрытия к подложке с 7 до 14 МПа.