Шаруватий композиційний матеріал

Шаруватий композиційний матеріал, що містить шари фольги міді і тугоплавкого зміцнюючого матеріалу, який відрізняється тим, що додатково містить сполучний матеріал у вигляді фольги нікелю, а як зміцнюючий матеріал містить фольгу танталу, шари фольги розташовані в послідовності: мідь, нікель, тантал, нікель, мідь, нікель, тантал, нікель, мідь, причому товщина фольги танталу знаходиться в межах 10-15мкм, нікелю - в межах 5-Юмкм, шари міді можуть складатися з однієї чи більше фольги однакової товщини, загальна товщина шарів знаходиться в межах від 15 до 715мкм. Корисна модель відноситься до композиційних матеріалів. В даний час відомі різні волокнисті і шаруваті композити на основі міді, що розрізняються видом зміцнюючих волокон і способами одержання. Аналогом даного винаходу є волокнистий композит мідь-тантал [1], отриманий просоченням пучка танталових дротів розплавленою міддю. Цей матеріал поряд з високими механічними властивостями має і ряд недоліків: складність розташування дротів танталу в необхідному порядку, залежність механічних властивостей від кількості дротів при однаковій об'ємній частці. Крім того, технологія одержання вимагає розплавлювання міді, що зв'язано з великими енергетичними витратами і складністю застосовуваного при цьому устаткування. Прототипом запропонованого винаходу є шаруватий композит мідь-сталь, отриманий методом дифузійного зварювання [2]. Цей композит складається з шарів міді, армованих з лицьової поверхні шаром сталі, а усередині кожен шар мідної фольги армований сталевою сіткою Недоліками прототипа е використання в якості шарів зміцнювателя сталі, які внаслідок дії на композит високих температур можуть розчинятися в мідній матриці, а також зазнавати поліморфне перетворення. Ці обидва явища призведуть до значного погіршення механічних властивостей матеріалу прототипа. Відмінність запропонованого матеріалу від матеріалу прототипу складається в застосуванні більш тугоплавкого матеріалу - танталу; усі шари танталу виконані з фольги; шари танталу розташовані усередині композита; для здійснення міцного зв'язку між шарами танталу і міді використовуються шари нікелю, розташовані по обидва боки танталової' фольги; шари міді набираються з окремих фольг однакової товщини, що дозволяє одержати ефект додаткового зміцнення Технічним завданням корисної моделі є створення електроконтактного матеріалу для роботи під навантаженням при високих (до передплавильних для міді) температурах у вакуумі, що дозволить розширити діапазон робочих температур цих матеріалів. Застосування в якості зміцнювателя танталу дозволить підвищити живучість композиційного матеріалу, тому що у відмінності від інших тугоплавких металів тантал зберігає в полікристалічному стані високу пластичність аж до температур рідкого гелію. Матеріал виготовляють дифузійним зварюванням в вакуумі, він складається з двох шарів фольг танталу, чотирьох шарів фольг нікелю, трьох шарів фольг міді. Причому шари цих металів розташовані в наступному порядку: мідь, нікель, тантал, нікель, мідь, нікель, тантал, нікель, мідь Шари міді можуть складатися як з одного шару фольги, так і бути набраними з декількох фольг однакової товщини (у композитах з різними об'ємними частками міді товщина шарів міді змінюється від 15мкм до 715мкм). Товщина фольг нікелю і танталу залишається незмінною і знаходиться в межах 5-И0мкм для нікелю і 1(М5мкм для танта Ю Ю 5575 лу Дослідження механічних властивостей композитів було проведено при кімнатній (20°С) і підви щеній температурі (600°С) у вакуумі на зразках з об'ємними частками танталу в 1; 2,8; 7; 11,1; 15,8 і 25% (табл. 1). Таблиця 1 Механічні властивості шаруватих композитів мідь-тантал при кімнатних (20°С) і підвищених (600°С) температурах Механічні властивості при 100% Си 20°С/600°С 1000°С 25,0 8,0 40,2 9,4 104,8 12,0 10,9 3,5 Оо,о5> МПа ао,2, МПа Ств, МПа єпл, % 1%Та 1,8% Ni 97,2% Си 30,7 10,0 42 11,8 169 16 13,2 3,0 Об'ємні долі компонентів композитів 2,8% Та 7% Та 11,1% Та 15,8% Та 4% Ni 10% Ni 18,5% Ni 26,3% Ni 93,2% Си 83% Си 70,4% Си 57,9% Си 32,7 100,9 110,8 111,2 13,1 27 31 71,6 62,3 142 143 14,4 13,3 35 31 182 117,5 162 175 15,5 38 40 77,6 6,59 0,85 0,5 0,9 1,0 1,0 0,7 0,1 25% Та 22,7% Ni 52,3% Си 154,1 95,1 200 100 0,1 0,1 У табл.2 приведені порівняльні характеристики запропонованих матеріалів прототипу і матеріалів, що заявляються. Таблиця 2 Прототип Характеристика Шари зміцнювателя Вид зміцнювателя Матеріал зміцнювателя Шари нікелю Межі міцності матеріалів при іспитах при 20°С/600°С, Мпа КМ1 KM 2 кмз KM 4 KM 5 - немає даних Таким чином, всі запропоновані матеріали перевищують по межі міцності (ав) матеріали прототипу в 1,2-1,4 рази при кімнатних температурах та мають досить високі механічні властивості при температурі 600°С. Причому досить висока структурна стабільність танталу дозволяє використовувати запропоновані матеріали, у відмінності від матеріалів прототипу навіть до передплавильних Комп'ютерна верстка Л.Литвиненко є сітка фольга сталь немає 107/102/148/148/124/ ПропонованІ матеріали Си-Та є фольга тантал є 1%Та 169/16 2,8% Та 117/15,5 7% Та 162/38 11,1%Та 175/40 15,8% Та 182/77,6 25% Та 200/100 температур мідної матриці. Література 1. Iqbal Ahmad, J.M. Barranco. Strengthening of Copper with Tantalum (continuous) Filaments, Metallurgical Transactions, 1970, lapril, p.989-995 2. Авторське свідоцтво CPCP №1666284, кл. B23K20/00, 1991р. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601