Разработка новых нанокристаллических градиентных материалов на основе псевдосплавов для электротехнических приложений

Перспективы развития машиностроения, энергетики, промышленности во многом определяются широким применением специальных сплавов, имеющих высокий уровень эксплуатационных характеристик. Среди них, важное место занимают псевдосплавы, которые представляют собой металлические композиты, состоящие из взаимно нерастворимых компонентов с разными температурами плавления, и привлекают интерес благодаря уникальному сочетанию механических, электрических и теплофизических свойств. Одно из наиболее распространенных применений таких материалов – это разрывные электрические контакты, работающие в условиях больших токов и напряжений. Проблема заключается в том, что при размыкании мощных электрических сетей между контактными электродами возникает электрическая дуга, которая повреждает поверхность контакта. При повторном замыкании из-за поврежденной поверхности контакта резко увеличивается контактное сопротивление, что приводит к энергопотерям, к выходу из строя переключателя и как следствие, - к авариям на электростанциях, ЛЭП, метро и др. При прохождении больших токов через переключатель с поврежденной поверхностью контакты могут свариваться между собой. Для того чтобы избежать указанных явлений, поверхность электрического контакта должна обладать большой твердостью, высокой температурой плавления, окалиностойкостью и малым парциальным давлением паров в вакууме и одновременно высокой электропроводностью. Для того, чтобы объединить в одном материале достоинства тугоплавких и высокоэлектропроводных металлов необходимо не просто изготовить композит из них (например, методами спекания смесей порошков), но и добиться их перемешивания на наноуровне. Решение затруднено тем, что тугоплавкие и электропроводящие металлы не смешиваются и не взаимодействуют между собой. Основные промышленные технологии получения композиционных материалов (пропитка расплавом пористых каркасов или спекание в присутствии жидкой фазы) на сегодняшний день не решают в полной мере проблему получения высоконадежных и эффективных композиционных материалов из несмешивающихся металлов. В данном проекте на основе фундаментальных исследований механизмов структурообразования в процессах механического активирования и искрового плазменного спекания композиций несмешивающихся металлов, а также исследования воздействия вакуумного разряда на материал будет создано новое поколение нанокристаллических градиентных материалов. Ожидается, что полученные нанокомпозитные градиентные материалы на основе псевдосплавов, обладающие повышенными эксплуатационными свойствами, долговечностью и надежностью, послужат заменой микрокристаллических композитов аналогичного состава, будут использованы в качестве важнейших составных частей вакуумных дугогасительных камер выключателей электрических сетей.