Исследовано влияние процесса электронно-лучевого спекания в форвакуумной области давлений (8…10 Па) на плотность, структуру и фазовый состав спекаемого композита Al2O3–Cu с массовым соотношением компонентов 10:1. Установлено, что максимальная плотность спеченного композита (2,85 кг/см?) достигается при температуре 1300 °С. Показано также, что при нагреве выше 1100 °С медь мигрирует к поверхности и испаряется, формируя обедненный приповерхностный слой. Металлическая фаза Cu зафиксирована только при 1100 °С (2 масс. %), тогда как при более высоких температурах присутствуют лишь следы CuO. Полученные результаты подтверждают возможность создания данным методом градиентных структур Al2O3–Cu.
Александр Сергеевич Климов – доктор технических наук, профессор, кафедра физики, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Илья Юрьевич Бакеев – доцент, кафедра физики, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Сергей Алексеевич Ендураев – студент, кафедра ФЭ, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Алексей Александрович Зенин – доцент, кафедра физики, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Оксана Владимировна Федорова – доцент, кафедра физики, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
1. Dash K., Ray B. C., Chaira D. Synthesis and characterization of copper–alumina metal matrix composite by conventional and spark plasma sintering // Journal of Alloys and Compounds. 2012. V. 516. P. 78 – 84.
2. Barakat W. S., Habba M. I., Ibrahim A., et al. The effect of Cu coated Al2O3 particle content and densification methods on the microstructure and mechanical properties of Al matrix composites // Journal of Materials Research and Technology. 2023. V. 24. P. 6908 – 6922.
3. Fathy A., Shehata F., Abdelhameed M., Elmahdy M. Compressive and wear resistance of nanometric alumina reinforced copper matrix composites // Materials & Design. 2012. V. 36. P. 100 – 107.
4. Koraс M., Anвiс Z., Tasiс M., Kamberoviс Z. Sintering of Cu–Al2O3 nano-composite powders produced by a thermochemical route // Journal of the Serbian Chemical Society. 2007. V. 72, No. 11. P. 1115 – 1125.
5. Yan Z. Q., Chen F., Ye F. X., et al. Microstructures and properties of Al2O3 dispersion-strengthened copper alloys prepared through different methods // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2016. V. 23, No. 12. P. 1437 – 1443.
6. Chen Y., Ud-Din R., Yang T., et al. Preparing and wear-resisting property of Al2O3/Cu composite material enhanced using novel in situ generated Al2O3 nanoparticles // Materials. 2023. V. 16, No. 13. P. 4819.
7. Need R. F., Alexander D. J., Field R. D., et al. The effects of equal channel angular extrusion on the mechanical and electrical properties of alumina dispersion-strengthened copper alloys // Materials Science and Engineering A. 2013. V. 565. P. 450.
8. Rajkovic V., Bozic D., Devecerski A., Jovanovic M. T. Characteristic of copper matrix simultaneously reinforced with nano- and micro-sized Al2O3 particles // Materials Characterization. 2012. V. 67. P. 129.
9. Strojny-Nedza A., Pietrzak K., Weglewski W. The influence of Al2O3 powder morphology on the properties of Cu-Al2O3 composites designed for functionally graded materials (FGM) // Journal of Materials Engineering and Performance. 2016. V. 25, No. 8. P. 3173 – 3184.
10. Gupta M., Lai M. O., Srivatsan T. S. Synthesis and characterization of a free-standing, one-dimensional, Al–Cu/SiC-based functionally graded material // Journal of Materials Synthesis and Processing. 2002. V. 10, No. 2. P. 75 – 81.
11. Hwang S. J., Lee J. Mechanochemical synthesis of Cu–Al2O3 nanocomposites // Materials Science and Engineering A. 2005. V. 405, No. 1–2. P. 140.
12. Lee J., Kim Y. C., Lee S., et al Correlation of the microstructure and mechanical properties of oxide-dispersion-strengthened copper fabricated by internal oxidation // Metallurgical and Materials Transactions A. 2004. V. 35, No. 2. P. 493.
13. Feng T., Zheng W., Chen W., et al Enhanced interfacial wettability and mechanical properties of Ni@Al2O3/Cu ceramic matrix composites using spark plasma sintering of Ni coated Al2O3 powders // Vacuum. 2021. V. 184. P. 109938.
14. Liang S., Fan Z., Xu L., Fang L. Kinetic analysis on Al2O3/Cu composite prepared by mechanical activation and internal oxidation // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2004. V. 35, No. 12. P. 1441 – 1446.
15. Zygmuntowicz J., Los J., Kurowski B., et al. Investigation of microstructure and selected properties of Al2O3–Cu and Al2O3–Cu–Mo composites // Advanced Composites and Hybrid Materials. 2021. V. 4, No. 1. P. 212 – 222.
16. Shi Y., Chen W., Dong L., et al. Enhancing copper infiltration into alumina using spark plasma sintering to achieve high performance Al2O3/Cu composites // Ceramics International. 2018. V. 44, No. 1. P. 57 – 64.
17. Klimov A., Bakeev I., Oks E., Zenin A. Electron beam sintering of composite Al2O3–ZrO2 ceramics in the forevacuum pressure range // Coatings. 2022. V. 12, No. 2. P. 278.
18. Klimov A., Bakeev I., Dolgova A., et al. Electron-beam sintering of Al2O3–Cr-based composites using a forevacuum electron source // Ceramics. 2022. V. 5, No. 4. P. 748 – 760.
19. Surzhikov A. P., Frangulyan T. S., Ghyngazov S. A., et al. Sintering of zirconia ceramics by intense high-energy electron beam // Ceramics International. 2016. V. 42, No. 12. P. 13888 – 13892.
20. Zenin A. A., Bakeev I. Y., Klimov A. S., Oks E. M. Powerful electron beam transport from a plasma–cathode electron source at forevacuum pressure // Plasma Sources Science and Technology. 2021. V. 30, No. 3. P. 035007.
21. Tyunkov A. V., Klimov A. S., Savkin K. P., et al. Electron-beam deposition of metal and ceramic-based composite coatings in the fore-vacuum pressure range // Ceramics. 2022. V. 5, No. 4. P. 789 – 797.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб.
DOI: 10.14489/glc.2026.07.pp.010-017
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
