CC BY
29
В. А. Сурков, И. Ш. Абдуллин, А. Ф. Дресвянников ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЧ-ПЛАЗМЫ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ
ПРИ СОЗДАНИИ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Fe-Al
Ключевые слова: ВЧ-плазма, композиционные материалы, электрофизическая обработка.
В статье представлены результаты ВЧ-плазменного воздействия на композиционные материалы на основе системы Fe-Al с использованием методов электрофизической обработки. Показано, что использование ВЧ-плазменного воздействия положительно влияет на процесс спекания металлов с образованием новых фазовых составов.
Key words: high-frequency plasma, composite materials, electrophysical machining.
Results of high-frequency influence on composite materials on the basis of system Fe-Al with use of methods of electrophysical processing are presented.
Интерметаллиды представляют уникальный класс материалов, которые при этом сохраняют упорядоченную структуру вплоть до температуры плавления.
Существуют три традиционно-известных метода получения интерметаллидов на основе системы Fe-Al:
1. Посредством спекания под давлением из порошковой смеси чистых элементов при высокой температуре.
2. Внедрение алюминия в железо при ионной имплантации с последующим отжигом.
3. Синтез композиции Fe-Al при этом используют принцип одновременного по атомного напыление слоев в вакууме при давлении 0,1-5 Па на охлаждаемую площадку.
Не один из приведенных методов не дает возможность получения интерметаллидов с высокими физико-механическими свойствами, которые необходимы при использовании их в авиационной и химической промышленности.
Перспективным методом получение интерметаллидных материалов является метод электрофизической обработки путем воздействия высокочастотной (ВЧ) плазмы.
Результаты исследования
Исследование воздействия ВЧ-плазмы пониженного давления на композиционные материалы на основе системы Fe-Al проводились путем предварительного внесения порошковых материалов в кварцевую колбу, из которой откачивался воздух, при этом создавался вакуум 0,1 МПа. В дальнейшем кварцевая колба запаивалась, и находившейся в ней порошок системы Fe-Al был готов для проведения эксперимента[1,2].
Колба непосредственно помещалась в центральную часть индуктора. Технологические параметры процесса воздействие плазмы ВЧИ-разряда пониженного давления приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Технологические параметры процесса ВЧ-плазмы пониженного давления
Состав композиционного і рошка Ркам. (Па О (г/с) 1а (А) иа (кВ) Плазмообр. газ
Ре-70Д! 30 0,04 0,7 7,8 Аг
Ре -50Д! 30 0,04 0,8 7,8 Аг
Установка для эксперимента представлена на рис.1.
Рис. 1 - Экспериментальная ВЧ плазменная установка
Результаты анализа минерального состава представлены в таблице 2 и показывают образование новых фазовых составов.
Таблица 2 - Результаты анализа минерального состав
№ пробы Фазовый состав
1. Ре-50Д! до обработки ВЧИ Кубические а-Ре и Д!
2. Ре-50Д! после обработки ВЧИ Кубический Д!0,5ре0,5 , следы орторомбического Д!5ре2
3. Ре-70Д! до обработки ВЧИ Кубические Д! и а-Ре
4. Ре-70Д! после обработки ВЧИ Орторомбический Д!5Ре2
Анализ исследования порошков системы Ре-Д! методом электронной микроскопии представлен на рис. 2-5 и показывают значительное изменение формы частиц порошка после обработки ВЧ-плазмой пониженного давления, что положительно влияет на процесс спекания металлов.
Рис. 2 - Образец пробы 1 Рис.З - Образец пробы 2
Рис. 4 - Образец пробы 3 Рис. 5 - Образец пробы 4
Выводы
Представленные результаты ВЧ-плазменного воздействия на композиционные материалы на основе системы Fe-AI с использованием методов электрофизической обработки в запаянной кварцевой колбе показали, что использование ВЧ-плазменного воздействия положительно влияет на процесс спекания металлов с образованием новых фазовых составов. При этом хочется отметить, что достигнутые цели необходимо подтвердить многократными экспериментами, к тому же необходимо получить ряд запланированных анализов, которые будут представлены в следующей работе.
Литература
1. Абдуллин, И.Ш. Применение ВЧ плазмы пониженного давления для газонасыщения поверхности металлов / И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин // Вестн. Казан. технолог. ун-та. - 2003. - № 1. -С.172 - 179.
2. Абдуллин, И.Ш. Физическая модель взаимодействия высокочастотной плазмы с твердыми телами в динамическом вакууме / И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин, В.В. Кудинов // Журн. Физ. и хим. обработки материалов. - 2003. - №3. - С.40 - 46.
© В. А. Сурков - канд. техн. наук, докторант каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ, [email protected]; А. Ф. Дрес-вянников - д-р хим. наук, доц. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КГТУ.
