Введение. В последнее время в области создания новых материалов с улучшенными конструкционными

В последнее время в области создания новых материалов с улучшенными конструкционными характеристиками активно исследуются проблемы механосинтеза, т.е. химических реакций, инициированных механическими нагрузками. Решение этих проблем важно для создания новых конструкционных материалов, используемых в машиностроении, а также для решения проблемы соединения металлических конструкций (сварка). Способы сварки в твёрдой фазе дают сварное соединение, прочность которого иногда превышает прочность основного металла. Кроме того, в большинстве случаев при сварке давлением не происходит значительных изменений в химическом составе металла, т. к. металл либо не нагревается, либо нагревается незначительно. Это делает способы сварки давлением незаменимыми в ряде отраслей промышленности. Давление создает значительную пластическую деформацию (до состояния текучести), которая должна быть не ниже определённого значения, характерного для данного металла [1].

Известно, что сплавы на основе меди имеют широкое применение в технике и технологиях конструкционных материалов. Свинец известный материал для защиты от радиационной опасности, но он очень плохо соединяется с другими металлами. Некоторые соединения свинца защищают металл от коррозии, поэтому создают покрытия на основе свинца. Любая добавка к свинцу увеличивает его твердость. Один из лучших проводников электричества – медь – никак не удается перевести в сверхпроводящее состояние. В экспериментах по сверхпроводимости меди отведена роль электроизолятора. Но сплав меди со свинцом используют в сверхпроводниковой технике. В температурном интервале 0,1...5°K этот сплав проявляет линейную зависимость сопротивления от температуры. Поэтому его используют в приборах для измерения исключительно низких температур. Из сказанного выше следует, что задача изучения механохимических реакций в системах свинец-медь и других сплавах является актуальной.

В работе исследуются механохимические реакции, проходящие в зоне контакта свинец-медь-олово, которые согласно фазовым диаграммам [2] практически нерастворимы друг в друге, полученные в неравновесных условиях. Pb-Cu-Sn и Pb-Сu-Zn используются в электротехнической промышлености.

Механохимия позволяет расширять концентрационную область растворимости одного материала в другом и позволяет существенно понизить температуру их взаимодействия [3].

Целью данной работы является исследование механизмов ускоренной диффузии в зоне контакта при механической нагрузке в сплавах системы Pb-Cu-Sn и Pb-Сu-Zn. Токопроводящие элементы конструкции кабелей были выполнены из меди, а металлическая оболочка — из свинца или сплавов на основе свинца.

Задачами исследования являются:

1. Приведение в контакт динамическим нагружением пластинок свинца, меди, олова и цинка в наковальне Бриджмена.

2. С помощью электронно-микроскопических исследований получить изображения зоны разрыва пластинок Pb-Cu-Sn и Pb-Сu-Zn.

3. Определить продукты реакций, протекающих при твердофазных превращениях в трехслойных Cu-Pb-Sn и Pb-Сu-Zn системах.

В работе использовали рентгеноструктурный анализ (дифрактометр фирмы «Bruker») и просвечивающую электронную микроскопию ЭМ-200.

Объект исследования. Исследуются сплавы на основе меди и свинца, имеющие широкое применение в технике и технологиях конструкционных материалов, полученных в неравновесных условиях и имеющие уникальные физические свойства - коррозионную стойкость, сверхупругость, сверхпластичность, устойчивость к радиоактивному излучению и т.д. Для нашей работы было важно, как поведут себя образцы этих материалов, приведенные в контакт в условиях динамической нагрузки.

Новизна исследования:В работе выявлены физические механизмы кинетических процессов, протекающих в условиях локализации деформации в сплавах на основе меди и свинца при твердофазных превращениях, инициированных механической нагрузкой. В областях локализации деформации в трехслойной системе Pb-Cu-Sn и Pb-Сu-Zn твердофазные превращения проходят с образованием продуктов реакции. В зоне локализации деформации может проходить аномально быстрая направленная диффузия, в результате которой, формируются продукты реакции, связывающие образцы. Полученные в работе результаты важны для науки и практики.

Дата добавления: 2015-07-11