Институт металлургии УрО РАН, Екатеринбург, Россия:

Л. Е. Бодрова, старший научный сотрудник, эл. почта: berseneval@mail.ru
+Э. А. Пастухов, главный научный сотрудник
Л. А. Овчинникова, старший научный сотрудник
Э. Ю. Гойда, научный сотрудник

В исследованиях использован потенциал самодиспергирования фазовых составляющих при получении сплавов W – Cr, обусловленный наличием в этой системе областей распада непрерывного ряда твердых растворов (W, Cr)  (W) + (Cr) в широком концентрационном интервале. Для интенсификации процессов получения твердых растворов и их последующего распада в процессе получения композиционных сплавов Cu – W – Cr была использована механоактивация композиций «расплав Сu – смесь порошков W и Cr» с применением низкочастотной вибрации тигля с компонентами. Сплавы исходного состава Cu – 10 % Cr – 10 % W получали пропиткой некомпактированной или компактированной смеси порошков Cr и W расплавом меди. Температура и время обработки композиций были минимализированы до условий, близких к промышленным условиям получения медных сплавов (10 мин при 1300 ^оС). Исследованы фазовый состав, параметры решетки фаз, макро- и микроструктура сплавов и элементный состав фазовых составляющих. Макроструктура сплавов различается соотношением фаз. В отсутствие предварительного компактирования сформировалась двухслойная композиционная структура с обогащением одного из слоев до ~50 % (об.) (Cr + W), во втором сплаве — макроструктура с однородным центром (в пределах таблетки), содержащим ~90–95 % (об.) (Cr + W) и окруженным слоями α-Сu. Содержание пор в сплавах — менее 2 %. По данным рентгенофазового анализа, оба сплава состоят из α-Cu, W и твердых растворов на основе решетки вольфрама (W, Cr). Анализ структурных характеристик сплавов показал, что, несмотря на низкую (ниже равновесной линии образования твердых растворов (W, Cr) на 100 град) температуру получения сплавов, произошли образование твердых растворов (W, Cr) и их последующий распад. В результате распада весь вольфрам вторичной генерации в обоих сплавах диспергирован до размеров 1 мкм. Компактирование смеси порошков перед пропиткой интенсифицирует диффузионные и химические процессы, что приводит к более полному их протеканию. Показано, что образование структур распада и тонкодисперсного вторичного вольфрама в неравновесных условиях является результатом активирования процессов, протекающих в присутствии жидкой фазы (медь) и низкочастотного вибрационного воздействия на композиции «расплав Cu – смесь порошков W и Cr».
Работа выполнена в рамках государственного задания ИМЕТ УрО РАН по теме № 0396-2015-0078 с использованием оборудования ЦКП «УРАЛ-М».

1. Xiu Shi-xin, Yang Ren, Xue Jun, Wang Jin-xing, Wang Jia-yi. Microstructure and properties of CuCr contact materials with different Cr content // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2011. No. 21. P. 389–393.
2. Дураков В. Г., Гнюсов С. Ф., Дампилон Б. В., Дехонова С. З. Самоорганизация структуры CuCr контактного материала вакуумных выключателей при электронно-лучевом воздействии // Известия Томского политехнического университета. 2014. Т. 324. № 2. С. 96–100.
3. Аксенов А. А., Просвиряков А. С., Кудашев Д. В., Гершман И. С. Структура и свойства композиционных материалов на основе системы Cu – Cr, полученных методом механического легирования // Цветная металлургия. 2004. № 6. С. 39–46.
4. Zuo K. S., Xi S. Q., Zhou J. E. Effect of temperature on mechanical alloying of Cu – Zn and Cu – Cr system // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2009. P. 1206–1214.
5. Qing Zhao, Zhongbao Shao, Chengjun Liu, Maofa Jiang, Xuetian Li, Ron Zevenhoven, Henrik Saxen. Preparation of Cu – Cr alloy powder by mechanical alloying // Journal of Alloys and Compounds. 2014. No. 607. P. 118–124.
6. Bizjak M., Karpe B., Jakša G., Kovač J. Surface precipitation of chromium in rapidly solidified Cu – Cr alloys // Applied Surface Science. 2013. No. 277. P. 83–87.
7. Baihe Mao, Yan Zhang, Yumin Zhao, Guoxun Liu. Two new Cu – Cr alloy contact materials // International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum. 2000. P. 729–732.
8. Zhang C. Y., Yang Z. M., Wang Y. P., Ding B. P., Guo Y. Preparation of CuCr25 contact materials by vacuum induction melting // Journal of Materials Processing Technology. 2006. No. 178. P. 283–286.
9. Качалин Н. И., Белов В. Ю., Тихий Г. А. и др. Псевдосплав вольфрам – медь в качестве дугогасительных контактов для современных элегазовых выключателей // Заготовительные производства в машиностроении. 2007. № 1. С. 35–43.
10. Tian B. H., Zhang X. W., Zhao R. L., Liu Y., Jia S. G., Ren F. Z. Microstructure and properties of vacuum hot-press sintered W/Cu – Al₂О₃ composite // Rev. Adv. Mater. Sci. 2013. No. 33. P. 219–223.
11. Коржов В. П. Спеченные порошковые заготовки электроконтактного сплава Cu – 30 % Cr, плакированные литым сплавом того же состава // Физика и техника высоких давлений. 2009. Т. 19, № 1. С. 97–100.
12. Диаграммы состояния двойных металлических систем : справочник. В 3 т. Т. 2 / под общ. ред. Н. П. Лякишева. — М. : Машиностроение, 1997. — 1023 с.
13. Wang J., Zhang C. Y. CuCr25W1Ni2 contact material of vacuum interrupter // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2001. P. 226–230.
14. Бодрова Л. Е., Пастухов Э. А., Гойда Э. Ю. Влияние механоактивации на самодиспергирование карбидных фаз в сплавах Cu – W – Nb – C // Расплавы. 2015. № 6. С. 11–16.
15. Бодрова Л. Е., Шубин А. Б. Формирование тонкодисперсной структуры NbC в композиционных сплавах Cu – NbC – WC // Перспективные материалы. 2017. № 2. С. 43–50.