RAS Chemistry & Material ScienceНеорганические материалы Inorganic Materials

  • ISSN (Print) 0002-337X
  • ISSN (Online) 3034-5588

Synthesis and Functional Properties of Composites WC-Cu-M (M - Cr, Co, Ni) with a Copper Mesh Structure

PII
S3034558825060113-1
DOI
10.7868/S3034558825060113
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Volume/ Edition
Volume 61 / Issue number 11-12
Pages
791-803
Abstract
The effect of transition metals Cr, Co, and Ni on the structure, thermal conductivity, and strength characteristics of WC-Cu composites with a copper mesh structure has been studied. It is shown that WC70Cu30 composites doped with Co or Cr have high thermal conductivity, hardness, and wear resistance. The method of synthesizing composites differs from the existing ones by the absence of precursor stages of the formation of a rigid frame of refractory particles, as well as the activation of physico-chemical processes in a melt with refractory particles by precrystallization low-frequency vibration (80 Hz, amplitude 0.5 mm, 10 min).
Keywords
металломатричные композиты жидкофазная пропитка низкочастотная вибрация
Date of publication
26.06.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
16

References

  1. 1. Левашов Е.А., Панов В.С., Коняшин И.Ю. История отечественных твердых сплавов // Изв. вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2017. № 3. С. 14–21. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2017-3-14-21
  2. 2. Федорченко И.М., Францевич И.Н., Радомысельский И.Д. и др. Порошковая металлургия. Материалы, технологии, свойства, области применения: Справочник. Киев: Наукова думка, 1985. 624 с.
  3. 3. Farag S., Konyashin I., Ries B. The Influence of Grain Growth Inhibitors on the Microstructure and Properties of Submicron, Ultrafine and Nano-Structured Hardmetals – a Review // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2018. V. 77. P. 12–30. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2018.07.003
  4. 4. Шкодич Н.Ф., Рогачев А.С., Мукасьян А.С., Московских Д.О., Кусков К.В., Щукин А.С., Хоменко Н.Ю. Получение нанокристаллических псевдосплавов медь/молибден путем сочетания методов механического активирования и искрового плазменного спекания // Хим. физика. 2017. Т. 36. № 1. С. 72–79. https://doi.org/10.7868/S0207401X1612013X
  5. 5. García José, Ciprés Collado Verónica, Blomqvist Andreas, Kaplan Bartek. Cemented Carbide Microstructures: A Review // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2019. V. 80. P. 40–68. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2018.12.004
  6. 6. Rogachev A.S., Kuskov K.V., Shkodich N.F., Moskovskikh D.O., Orlov A.O., Usenko A.A., Karpov A.V., Kovalev I.D., Mukasyan A.S. Influence of High-Energy Ball Milling on Electrical Resistance of Cu and Cu/Cr Nanocomposite Materials Produced by Spark Plasma Sintering // J. Alloys Compd. 2016. V. 688. P. 468–474. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.07.061
  7. 7. Konyashin I., Ries B. Chapter 1 – The History of the Invention and Early Development of Cemented Carbides // Cemented Carbides. 2022. P. 1–3. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-822820-3.00008-2
  8. 8. Калиниченко В.А., Андрушевич А.А. Литые композиционные материалы: состояние и перспективы получения // Литье и металлургия. 2022. № 4. С. 79–87. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2022-4-79-87
  9. 9. Corson L. Cramer, Peeyush Nandwana, Richard A. Lowden, Amy M. Elliott. Infiltration Studies of Additive Manufacture of WC with Co Using Binder Jetting and Pressureless Melt Method // Addit. Manuf. 2019. V. 28. P. 333–343. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.04.009
  10. 10. Aramian Atefeh, Razavi Nima, Sadeghian Zohreh, Berto Filippo. A Review of Additive Manufacturing of Cermets // Addit. Manuf. 2020. V. 33. P. 1–17. https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101130
  11. 11. Sree Manu K.M., Ajay Raag L., Rajan T.P.D., Gupta Manoj, Pai B.C. Liquid Metal Infiltration Processing of Metallic Composites: A Critical Review // Metall. Mater. Trans. B. 2016. V. 47. P. 2799–2819. https://doi.org/10.1007/s11663-016-0751-5
  12. 12. Ignat’ev E., Pastukhov E., Bodrova L. Low Frequency Technique for Alloys Production. Saarbrucken: LAP LAMBERT Akad. Publ., 2013. P. 170.
  13. 13. Bodrova L.E., Melchakov S.Yu., Shubin A.B., Goyda E.Yu. Smart-Microstructures of Composites for Electrical Contacts with Frameless Packing of Cr and W in Copper // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2021. V. 31. No. 9. P. 2773–2786. https://doi.org/10.1016/S1003-6326 (21)65692-3
  14. 14. Бодрова Л.Е., Гойда Э.Ю., Шубин А.Б. Способ получения двухслойного композиционного материала для разрывных электрических контактов: Патент РФ № 2788836 от 24.01.2023. Приоритет изобретения 29.06.2022.
  15. 15. Niu Yaran, Lu Dan, Huang Liping, Jun Zhao, Zheng Xuebin, Chen Guang. Comparison of W–Cu Composite Coatings Fabricated by Atmospheric and Vacuum Plasma Spray Processes // Vacuum. 2015. V. 117. P. 98–103. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2015.04.015
  16. 16. Zhang Qiao, Cheng Yu, Chen Baojiang, Shuhua Liang, Longchao Zhuo. Microstructure and Properties of W-25 wt% Cu Composites Reinforced with Tungsten Carbide Produced by an in Situ Reaction // Vacuum. 2020. V. 177. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.109423
  17. 17. Zhang Qiao, Yang Bin, Chen Zheng, Deng Nan, Chen Baojiang, Lia Shuhua. Microstructure and Properties of W–Cu Composites Reinforced by in-Situ Synthesized WC Particles in Surface Layer // J. Mater. Res. Technol. 2024. V. 29. P. 2835–2842. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.02.041
  18. 18. Hong Eunji, Kaplin Bradley, You Taehoon, Suh Min-soo, Kim Yong-Suk, Choe Heeman. Tribological Properties of Copper Alloy-Based Composites Reinforced with Tungsten Carbide Particles // Wear. 2011. V. 270. No. 9–10. P. 591–597. https://doi.org/10.1016/j.wear.2011.01.015
  19. 19. Silva V.L., Fernandes C.M., Senos A.M.R. Copper Wettability on Tungsten Carbide Surfaces // Ceram. Int. 2016. V. 42. No. 1. P. 1191–1196. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.09.050
  20. 20. Zhang C., Luo G., Zhang J., Dai Y., Shen Q., Zhang L. Synthesis and Thermal Conductivity Improvement of W–Cu Composites Modified with WC Interfacial Layer // Mater. Des. 2017. V. 127. P. 233–242. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.04.090
  21. 21. Chen R., Zheng S., Zhou R., Wei B., Yang G., Chen P., Cheng J. Development of Cemented Carbides with Co xFeNiCrCu High-Entropy Alloyed Binder Prepared by Spark Plasma Sintering // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2022. V. 103. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2021.105751
  22. 22. Gu Dongdong, Shen Yifu. Direct Laser Sintered WC-10Co/Cu Nanocomposites // Appl. Surf. Sci. 2008. V. 254. No. 13. P. 3971–3978. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2007.12.028
  23. 23. Dias M., Guerreiro F., Tejado E., Correia J.B., Mardolcar U.V., Coelho M., Palacios T., Pastor J.Y., Carvalho P.A., Alves E. WC–Cu Thermal Barriers for Fusion Applications // Surf. Coat. Technol. 2018. V. 355. P. 222–226. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.02.086
  24. 24. Dias M., Pinhao N., Faustino R. et al. New WC–Cu Composites for the Divertor in Fusion Reactors // J. Nucl. Mater. 2019. V. 521. P. 31–37. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2019.04.026
  25. 25. Бодрова Л.Е., Гойда Э.Ю., Шубин А.Б., Королев О.А. Структура и свойства слоистых композитов WC–Cu, полученных в условиях вибрации // Перспективные материалы. 2023. № 10. С. 68–77. https://doi.org/10.30791/1028-978X-2023-10-68-77
  26. 26. Бодрова Л.Е., Шубин А.Б., Гойда Э.Ю., Федорова О.М. Влияние кобальта на структуру и механические свойства композитов WC–Cu, полученных в условиях вибрации // Металлы. 2024. № 5. С. 88–95. https://doi.org/10.31857/S0869573324058895
  27. 27. Гойда Э.Ю., Гилев И.О., Бодрова Л.Е., Шубин А.Б. Дугостойкость на воздухе сплавов WС–Cr3С2–Сu с бескаркасной упаковкой карбидов // Перспективные материалы. 2022. № 12. С. 20–31. https://doi.org/10.30791/1028-978X-2022-12-20-31
  28. 28. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: в 3-х т. / Под ред. Н.П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1997. Т. 2. С. 1024.
  29. 29. Самойлов В.С., Эйхманс Э.Ф., Фальковский В.А. и др. Металлообрабатывающий твердосплавный инструмент: Справочник. М.: Машиностроение, 1988. С. 368.
  30. 30. Deshpande P.K., Li J.H., Lin R.Y. Infrared Processed Cu Composites Reinforced with WC Particles // Mater. Sci. Eng., A. 2006. V. 429. No. 1–2. P. 58–65. https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.04.124
QR
Translate

Indexing

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library