СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СИСТЕМЫ  «ПОКРЫТИЕ (Ag–C)/(МЕДЬ) ПОДЛОЖКА», ОБЛУЧЕННОЙ ИМПУЛЬСНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ: BUQPKJ

Денис Анатольевич   Романов; Станислав Владимирович  Московский; Василий Витальевич  Почетуха; Екатерина Степановна  Ващук; Юрий Федорович   Иванов

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2023.04.022

Авторы

Денис Анатольевич Романов Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0002-6880-2849
Станислав Владимирович Московский Сибирский государственный индустриальный университет
Василий Витальевич Почетуха Сибирский государственный индустриальный университет
Екатерина Степановна Ващук филиал Кузбасского государственного технического университета в г.Прокопьевске https://orcid.org/0000-0002-1345-7419
Юрий Федорович Иванов Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) https://orcid.org/0000-0001-8022-7958

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.04.022

Ключевые слова:

низкоэнергетичный импульсный электронный пучок, серебро, углеграфитовое волокно, медь, наноразмерные частицы, твердость, модуль упругости, износостойкость

Аннотация

Полученная система Ag–C, сформированная на медной подложке, характеризуется высокоразвитой толщиной покрытия от 50 мкм до 550 мкм. В покрытии углеграфитовое волокно присутствует в виде пластин. Покрытие представляет собой легированный атомами меди агрегат. Изменение концентрации атомов меди при изменении расстояния от поверхности покрытия в глубину имеет положительный градиент. Формирование твердых растворов внедрения на основе меди и серебра подтверждено данными рентгенофазового анализа. Исследования методом микрорентгеноспектрального анализа фольг для просвечивающей электронной микроскопии показали, что медь в покрытии располагается в виде тонких прослоек по границам зерен серебра, либо формирует включения (зерна) субмикрокристаллических размеров. Установлено, что графит присутствует в виде наноразмерных (10‒15 нм) частиц в объеме зерен серебра и зерен меди, а также располагается на границах зерен серебра. В системе Ag–C/Сu выявлено формирование переходного слоя толщиной 250–300 нм. Размер субзерен в переходном слое изменяется в пределах 150–250 нм. Модуль упругости и микротвердость по Виккерсу уменьшаются с увеличением глубины покрытия. Износостойкость покрытия составляет 6·10–6 мм³/Н·м. Полученный набор свойств и характеристик структуры позволяет сделать вывод о пригодности сформированных покрытий для работы в электрических контактах мощных электрических сетей. Конкретный выбор определенной модели контактов требует дополнительных уточняющих исследований.

Библиографические ссылки

Формирование структуры и свойств электровзрывных электроэрозионностойких покрытий на медных контактах переключателей мощных электрических сетей : монография / В.В. Почетуха [и др.]. Новокузнецк : ООО Полиграфист, 2023. 257 с.

Материал для электрических контактов и способ изготовления электрических контактов: пат. 2380781 C1 Рос. Федерация № 2008139279/09; заявл. 03.10.2008; опубл. 27.01.2010 / В.С. Аркатов, В.В. Васин, Е.Н. Емельянов [и др.] ; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ Информационные Технологии".

Luo G., Li P., Hu J., Guo J., Sun Y. & Shen Q. (2022). Ag and C addition into Al–Cu matrix compo-sites. Journal of Materials Science, (57). 11013–11025.

Sytschev A.E., Vadchenko S.G., Busurina M.L., Boyarchenko O.D. & Karpov A.V. (2022). High-Temperature Interaction between Carbon Fibers and Cu–Ag Eutectic Alloy. International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, (31). 188–194.

Wang J., Hu D., Zhu Y. and Guo P. (2022). Electrical Properties of In Situ Synthesized Ag-Graphene/Ni Composites. Materials, (15(18)), 6423. https://doi.org/ 10.3390/ma15186423.

Songsong Li, Hao Yu., Chen X., Andrew A., Gewirth Jeffrey, S. Moore and Charles M., Schroede. (2020). Covalent Ag–C Bonding Contacts from Un-protected Terminal Acetylenes for Molecular Junc-tions. Nano Letters, (20, 7), 5490–5495.

Fernández S., Molinero A., Sanz D., Gonzá-lez J.P., Cruz M., Gandía J.J. and Cárabe J. (2020). Graphene-Based Contacts for Optoelectronic Devic-es Micromachine, (11(10)), 919; https://doi.org/10.3390/ mi11100919.

Romanov D.A., Pochetukha V.V., Sosnin K.V., Mos-kovskii S.V., Gromov V.E., Bataev V.A., Ivanov Yu.F., Semin A.P. (2022). Increase in properties of copper electri-cal contacts in formation of composite coatings based on Ni–C–Ag–N system Journal of Materials Research and Technology. (19), 947–966.

Gaurav A.K., Chang Y., Wojciech T. Osowiecki, Moreno-Hernandez I.A., Ledendecker M. and Alivisatos A.P. (2020). Self-Limiting Shell For-mation in Cu@Ag Core–Shell Nanocrystals during Galvanic Replacement. Cite this: J. Phys. Chem. Lett. (11, 13), 5318–5323. DOI : 10.1021/acs.jpclett.0c01551.

ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОСПЛАВАХ Cu-Ag / Н.И. Непша [и др.] // Физи-ко-химические аспекты изучения кластеров, нано-структур и наноматериалов. 2022. Вып. 14, 211–226.

Mousavi Z., Pourabdoli M. (2022). Physical and chemical properties of Ag–Cu compo-site electrical contacts prepared by cold-press and sintering of silver-coated copper powder. Materials Chemistry and Physics. (290), 126608.

Aikun L., Ming X., Yang Y., Zhang J., Wang S., Chen Y., Zhou W. (2022). Effect of CNTs content on the mechanical and arc-erosion perfor-mance of Ag-CNTs composites. Diamond and Re-lated Materials Volume (128), 109211.

Yakout M., Elbestawi M., Veldhuis S.C. (2018). A Review of Metal Additive Manufactur-ing Technologies. Diffusion and Defect Data Pt.B: Solid State Phenomena (278), 1–14, DOI : 10.4028/www.scientific.net/ SSP.278.1.

Ivanov Yu.F., Koval N.N., Akhmad-eev Yu.H., Uglov V.V., Shugurov V.V., Petrikova E.A., Krysina O.V., Prokopenko N.A. & Azhazha I.I. (2022). Structure and Properties of Multi-Layer Films of High-Entropy Metals Deposited by the Ion-Plasma Method. Russian Physics Journal (64), 2207–2213.

Комаров Д.В., Коновалов С.В., Жуков Д.В., Виноградов И.С., Панченко И.А. (2022). Анализ современной ситуации в области приме-нения электронно-пучковой обработки различных сплавов. Часть 2, Ползуновский вестник, (3), 204‒215. doi : 10.25712/ ASTU.2072-8921.2022.03.028.

Chen S., Wang J., Yuan Z., Wang Z., Du D. (2021). Microstructure and arc erosion be-haviors of Ag-CuO contact material prepared by se-lective laser melting. Journal of Alloys and Com-pounds (860), 158494, doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158494.

Based Electrical Contact Material Under Direct Current Hangyu Li, Xianhui Wang, Zhudong Hu & Yanfeng Liu Journal of Electronic Materials volume 49. Р. 4730–4740. (2020).

Dynamics Evolution and Mechanical Properties of the Erosion Process of Ag–CuO Contact Materials MA Minjing, QU Yinhu, WANG Zhe, WANG Jun, DU Dan. Acta Metall Sin 2022, Vol. 58 Issue (10): 1305–1315. DOI : 10.11900/0412.1961.2021.00498.

Шухардин С.В. Двойные и много-компонентные системы на основе меди. Москва : Наука, 1979. 248 с.

Лякишев Н.П. Диаграммы состоя-ния двойных металлических систем. Москва : Машиностроение, 1996–2000. 448 с.