Получение порошков меди и металломатричных композитов с медной матрицей в плазме дугового разряда; Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов; Т. 337, № 2
| Parent link: | Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов=Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering/ Национальный исследовательский Томский политехнический университет.— .— Томск: Изд-во ТПУ, 2015-.— 2413-1830 Т. 337, № 2.— 2026.— С. 149-160 |
|---|---|
| Інші автори: | , , , , |
| Резюме: | Актуальность исследования обусловлена тем, что медные металломатричные композиты находят широкое применение в передовых инженерных приложениях, связанных с экстремальными механическими нагрузками и повышенными тепловыми потоками, в особенности в электронной промышленности, в качестве подложек для дискретных силовых компонентов и радиаторов. Такие материалы способны эффективно отводить тепло от электронных компонентов, что весьма важно в связи с прогнозируемой динамикой роста локальных тепловых потоков в высокопроизводительных устройствах и их общей миниатюризацией. Внедрение медных металломатричных композитов способно значительно повысить эффективность процессов производства и преобразования энергии за счет интенсификации теплоотвода. Цель: синтезировать порошки меди и металломатричных композитов с медной матрицей с использованием плазмы дугового разряда для дальнейшего изготовления из них объемных изделий с повышенными механическими и теплофизическими свойствами. Объекты: порошки меди, карбида вольфрама и металломатричных композитов с медной матрицей, армированных карбидом вольфрама, а также объемные изделия, изготовленные из указанных порошков. Методы: плазмодинамический синтез, искровое плазменное спекание, рентгеновская дифрактометрия (рентгенофазовый анализ), сканирующая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия, индентирование (измерение микротвердости), метод лазерной вспышки (измерение теплопроводности). Результаты. С использованием плазмодинамического метода синтезированы порошки меди, нанодисперсного карбида вольфрама и металломатричного композита на их основе. Предложены два принципиальных подхода, в том числе ex situ, базирующийся на отдельном получении Cu и карбида вольфрама и последующем их смешивании, и in situ, предполагающий совместное получение и совмещение матрицы и карбида вольфрама. Получены дисперсные медные металломатричные композиты с содержанием карбида 10 % и бимодальным распределением частиц по размерам от десятков нанометров до сотен микрометров. Это позволило в процессе искрового плазменного спекания получить высокоплотные объемные композитные изделия с относительной плотностью до 95 % и однородным распределением керамического компонента в матрице. Для изготовленных композитных материалов продемонстрирован значительный потенциал с точки зрения как механических, так и теплофизических свойств. Показана повышенная твердость (73–92 HV) объемных изделий, сочетающаяся с удовлетворительными теплофизическими характеристиками (λ до 169 Вт/м∙К). Полученные результаты могут быть востребованы при разработке современных материалов, способных работать в экстремальных механических и термических условиях эксплуатации, которая является серьезной проблемой, стоящей сегодня, прежде всего, перед электронной промышленностью. С помощью полученных композиционных изделий могут быть решены задачи интенсификации теплоотвода, что в дальнейшем позволит создавать передовые системы энергоэффективного производства и преобразования энергии Relevance. Copper metal matrix composites are widely used in advanced engineering applications involving extreme mechanical loads and increased heat flows. They are particularly important in the electronics industry, where they are used as substrates for discrete power components and heat sinks. These materials can effectively dissipate heat from electronic components, which is important given the predicted growth in local heat flows in high-performance devices and their miniaturization. Aim. To synthesize copper powders and metal matrix composites with a copper matrix with arc discharge plasma, for use in the subsequent manufacture of bulk products that have enhanced mechanical and thermophysical properties. Objects. Copper powders, tungsten carbide powders, and metal matrix composites with a copper matrix reinforced with tungsten carbide, as well as bulk products made from these powders. Methods. Plasma dynamic synthesis, spark plasma sintering, X-ray diffractometry (XRD analysis), scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, indentation (microhardness measurement), laser flash method (thermal conductivity measurement). Results. The plasma dynamic method was used to synthesize powders of copper, nanodispersed tungsten carbide and metal matrix composites based on them. Two fundamental approaches were proposed: ex situ, which is based on the separate production of copper (Cu) and carbides, followed by their mixing; and in situ, which involves the joint production and combination of the matrix and carbides. The authors obtained the dispersed metal matrix composites with a carbide content of 10% and a bimodal particle size distribution ranging from tens of nanometres to hundreds of micrometres. This enabled high-density composite products to be obtained with a relative density of up to 95% and a uniform distribution of the ceramic component in the matrix during sintering. The manufactured composite materials demonstrated significant potential in terms of both their mechanical and thermophysical properties. The bulk products exhibited increased hardness (73–92 HV), combined with satisfactory thermophysical characteristics (λ up to 169 W/m·K). These results may be valuable in developing modern materials capable of operating under extreme mechanical and thermal conditions, a serious problem currently facing the electronics industry Текстовый файл |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
2026
|
| Предмети: | |
| Онлайн доступ: | bulletin_tpu-2026-v337-i02-13.pdf https://doi.org/10.18799/24131830/2026/2/5232 |
| Формат: | Електронний ресурс Частина з книги |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=685522 |
MARC
| LEADER | 00000naa2a2200000 4500 | ||
|---|---|---|---|
| 001 | 685522 | ||
| 005 | 20260318145030.0 | ||
| 090 | |a 685522 | ||
| 100 | |a 20260318d2026 k||y0rusy50 ca | ||
| 101 | 0 | |a rus | |
| 102 | |a RU | ||
| 135 | |a drcn uucaa | ||
| 200 | 1 | |a Получение порошков меди и металломатричных композитов с медной матрицей в плазме дугового разряда |d Production of copper powders and metal-matrix composites with copper matrix in arc discharge plasma |z eng |f Д. С. Никитин, И. И. Шаненков, А. Р. Насырбаев [и др.] | |
| 320 | |a Список литературы: с. 158-159 (37 назв.) | ||
| 330 | |a Актуальность исследования обусловлена тем, что медные металломатричные композиты находят широкое применение в передовых инженерных приложениях, связанных с экстремальными механическими нагрузками и повышенными тепловыми потоками, в особенности в электронной промышленности, в качестве подложек для дискретных силовых компонентов и радиаторов. Такие материалы способны эффективно отводить тепло от электронных компонентов, что весьма важно в связи с прогнозируемой динамикой роста локальных тепловых потоков в высокопроизводительных устройствах и их общей миниатюризацией. Внедрение медных металломатричных композитов способно значительно повысить эффективность процессов производства и преобразования энергии за счет интенсификации теплоотвода. Цель: синтезировать порошки меди и металломатричных композитов с медной матрицей с использованием плазмы дугового разряда для дальнейшего изготовления из них объемных изделий с повышенными механическими и теплофизическими свойствами. Объекты: порошки меди, карбида вольфрама и металломатричных композитов с медной матрицей, армированных карбидом вольфрама, а также объемные изделия, изготовленные из указанных порошков. Методы: плазмодинамический синтез, искровое плазменное спекание, рентгеновская дифрактометрия (рентгенофазовый анализ), сканирующая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия, индентирование (измерение микротвердости), метод лазерной вспышки (измерение теплопроводности). Результаты. С использованием плазмодинамического метода синтезированы порошки меди, нанодисперсного карбида вольфрама и металломатричного композита на их основе. Предложены два принципиальных подхода, в том числе ex situ, базирующийся на отдельном получении Cu и карбида вольфрама и последующем их смешивании, и in situ, предполагающий совместное получение и совмещение матрицы и карбида вольфрама. Получены дисперсные медные металломатричные композиты с содержанием карбида 10 % и бимодальным распределением частиц по размерам от десятков нанометров до сотен микрометров. Это позволило в процессе искрового плазменного спекания получить высокоплотные объемные композитные изделия с относительной плотностью до 95 % и однородным распределением керамического компонента в матрице. Для изготовленных композитных материалов продемонстрирован значительный потенциал с точки зрения как механических, так и теплофизических свойств. Показана повышенная твердость (73–92 HV) объемных изделий, сочетающаяся с удовлетворительными теплофизическими характеристиками (λ до 169 Вт/м∙К). Полученные результаты могут быть востребованы при разработке современных материалов, способных работать в экстремальных механических и термических условиях эксплуатации, которая является серьезной проблемой, стоящей сегодня, прежде всего, перед электронной промышленностью. С помощью полученных композиционных изделий могут быть решены задачи интенсификации теплоотвода, что в дальнейшем позволит создавать передовые системы энергоэффективного производства и преобразования энергии | ||
| 330 | |a Relevance. Copper metal matrix composites are widely used in advanced engineering applications involving extreme mechanical loads and increased heat flows. They are particularly important in the electronics industry, where they are used as substrates for discrete power components and heat sinks. These materials can effectively dissipate heat from electronic components, which is important given the predicted growth in local heat flows in high-performance devices and their miniaturization. Aim. To synthesize copper powders and metal matrix composites with a copper matrix with arc discharge plasma, for use in the subsequent manufacture of bulk products that have enhanced mechanical and thermophysical properties. Objects. Copper powders, tungsten carbide powders, and metal matrix composites with a copper matrix reinforced with tungsten carbide, as well as bulk products made from these powders. Methods. Plasma dynamic synthesis, spark plasma sintering, X-ray diffractometry (XRD analysis), scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, indentation (microhardness measurement), laser flash method (thermal conductivity measurement). Results. The plasma dynamic method was used to synthesize powders of copper, nanodispersed tungsten carbide and metal matrix composites based on them. Two fundamental approaches were proposed: ex situ, which is based on the separate production of copper (Cu) and carbides, followed by their mixing; and in situ, which involves the joint production and combination of the matrix and carbides. The authors obtained the dispersed metal matrix composites with a carbide content of 10% and a bimodal particle size distribution ranging from tens of nanometres to hundreds of micrometres. This enabled high-density composite products to be obtained with a relative density of up to 95% and a uniform distribution of the ceramic component in the matrix during sintering. The manufactured composite materials demonstrated significant potential in terms of both their mechanical and thermophysical properties. The bulk products exhibited increased hardness (73–92 HV), combined with satisfactory thermophysical characteristics (λ up to 169 W/m·K). These results may be valuable in developing modern materials capable of operating under extreme mechanical and thermal conditions, a serious problem currently facing the electronics industry | ||
| 336 | |a Текстовый файл | ||
| 461 | 1 | |0 288378 |9 288378 |t Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов |l Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering |f Национальный исследовательский Томский политехнический университет |c Томск |n Изд-во ТПУ |d 2015- |x 2413-1830 | |
| 463 | 1 | |0 685434 |9 685434 |t Т. 337, № 2 |d 2026 |v С. 149-160 | |
| 610 | 1 | |a электронный ресурс | |
| 610 | 1 | |a труды учёных ТПУ | |
| 610 | 1 | |a медь | |
| 610 | 1 | |a сверхтвердые карбиды | |
| 610 | 1 | |a металломатричные композиты | |
| 610 | 1 | |a плазмодинамический синтез | |
| 610 | 1 | |a дуговой разряд | |
| 610 | 1 | |a искровое плазменное спекание | |
| 610 | 1 | |a copper | |
| 610 | 1 | |a superhard carbides | |
| 610 | 1 | |a metal matrix composites | |
| 610 | 1 | |a plasma dynamic synthesis | |
| 610 | 1 | |a arc discharge | |
| 610 | 1 | |a spark plasma sintering | |
| 701 | 1 | |a Никитин |b Д. С. |c специалист в области электроэнергетики |c доцент Томского политехнического университета, кандидат технических наук |f 1991- |g Дмитрий Сергеевич |9 18776 | |
| 701 | 1 | |a Шаненков |b И. И. |c специалист в области электроэнергетики |c доцент Томского политехнического университета, кандидат наук |f 1990- |g Иван Игоревич |9 15856 | |
| 701 | 1 | |a Насырбаев |b А. Р. |g Артур Ринатович | |
| 701 | 1 | |a Шаненкова |b Ю. Л. |c специалист в области электроэнергетики |c доцент Томского политехнического университета, кандидат технических наук |f 1991- |g Юлия Леонидовна |9 17657 | |
| 701 | 1 | |a Сивков |b А. А. |c специалист в области электроэнергетики |c профессор Томского политехнического университета, доктор технических наук |f 1951- |g Александр Анатольевич |9 12465 | |
| 801 | 0 | |a RU |b 63413507 |c 20260318 | |
| 850 | |a 63413507 | ||
| 856 | 4 | 0 | |u bulletin_tpu-2026-v337-i02-13.pdf |z bulletin_tpu-2026-v337-i02-13.pdf |
| 856 | 4 | 0 | |u https://doi.org/10.18799/24131830/2026/2/5232 |z https://doi.org/10.18799/24131830/2026/2/5232 |
| 942 | |c CF | ||