Композиционные материалы с включениями наноструктурного углерода для скользящих электроконтактов
State task, 075-00320-24-00
Лукина И.Н.1, Екимов Е.А.2, Дроздова Е.И.1, Черногорова О.П.1, Дормидонтов Н.А.1
1Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук, Москва, Россия
2Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН, Троицк, Москва, Россия
Email: lukina.i.n@yandex.ru
Поступила в редакцию: 15 октября 2024 г.
В окончательной редакции: 15 октября 2024 г.
Принята к печати: 15 октября 2024 г.
Выставление онлайн: 31 января 2025 г.
Для миниатюрных скользящих подшипников и токоподводов синтезированы композиционные материалы (КМ) на основе латуни и меди с регулярным 3D проводящим каркасом с отверстиями, заполненными фуллеритами С60. Образцы КМ получены путем термобарической обработки сеток из латунной проволоки Л80 со стороной ячейки 0.3 и 0.5 mm, заполненных фуллеритами С60. Параметры обработки обеспечивают консолидацию заготовки и превращение фуллеритов в ячейках сетки в монолитные включения сверхупругого твердого углерода с нанокластерной графеновой структурой. Твердость и модуль индентирования углеродной фазы внутри ячеек с размером стороны 0.3 mm (HIT = 24 GPa, EIT = 139 GPa) выше, чем в ячейках сетки с размером стороны 0.5 mm (HIT = 18 GPa, EIT = 105 GPa) при упругом восстановлении 84%. Углеродные включения обеспечивают хорошие триботехнические свойства КМ: коэффициент трения образцов КМ (μ = 0.09-0.13) существенно ниже, чем у латуни (μ = 0.3). Благодаря наличию в структуре непрерывных проводников в виде латунной сетки исследованные образцы КМ имеют достаточно высокую удельную электропроводность (36 MS/m), которая несколько ниже, чем у медного эталона (42 MS/m), но существенно выше, чем у КМ, полученного из смеси порошков металла и фуллерита (10 MS/m). Ключевые слова: фуллерены, высокое давление, структура, твердость, трибологические свойства, удельная электропроводность.
- Н.К. Мышкин, В.В. Кончиц, М. Браунович. Электрические контакты (Издат. дом "Интеллект", Долгопрудный 2008)
- M. Balasubramanian. Composite materials and processing (Boca Raton e.a.: CRC Press, 2014)
- V.D. Blank, S.G. Buga, G.A. Dubitsky, N.R. Serebryanaya, M.Yu. Popov, B. Sundqvist. Carbon, 36 (4), 319 (1998). DOI: 10.1016/S0008-6223(97)00234-0
- V.V. Brazhkin, A.G. Lyapin. J. Superhard Mater., 34 (6), 400 (2012). DOI: 10.3103/S1063457612060135
- M. Alvarez-Murga, J.L. Hodeau. Carbon, 82 (C), 381 (2015). DOI: 10.1016/j.carbon.2014.10.083
- O. Chernogorova, E. Drozdova, I. Ovchinnikova, A. Soldatov, E. Ekimov. J. Appl. Phys., 111, 112601 (2012). DOI: 10.1063/1.4726155
- A. Leyland, A. Matthews. Surf. Coat. Technol., 177- 178, 317 (2004). DOI: 10.1016/j.surfcoat.2003.09.011
- В.В. Измайлов, И.Н. Ушакова, Е.И. Дроздова, О.П. Черногорова, Е.А. Екимов, Д.А. Гусев. Трение и износ, 37 (3), 328 (2016). DOI: 10.3103/S1068366616030089
- A.C. Ferrari. Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 675, 1151 (2001). DOI: 10.1557/PROC-675-W11.5.1
- A.C. Ferrari, J. Robertson. Phys. Rev. B: Condens. Matter., 61 (20), 14095 (2000). DOI: 10.1103/PhysRevB.61.14095