Ученые Томского политеха (ТПУ) совместно с коллегами из Китая разработали технологию создания металломатричных композитов на основе меди, армированных твердыми карбидами. Новый метод решает проблему высокой пористости материала, характерную для существующих аналогов, и предназначен для использования в электронике и системах теплоотвода.
В основе лежит плазмодинамический метод (подходы ex situ и in situ). Наиболее эффективный вариант in situ предполагает совмещение компонентов непосредственно в зоне дугового разряда. Карбиды формируются в виде мелкодисперсных частиц, заполняющих пространство между крупными частицами меди. Это обеспечивает высокую плотность упаковки и однородность структуры для последующего искрового плазменного спекания.
«Главная проблема аналогичных методов получения металломатричных композитов на основе меди — высокая пористость, которая снижает свойства готовых изделий. Предложенная технология с возможностью in situ «совмещения» компонентов непосредственно в зоне дугового разряда позволяет обеспечить более надежное, плотное и однородное соединение карбида с медной матрицей, что позволяет улучшить механические и тепловые характеристики готовых металломатричных композитов.
Главное преимущество новой технологии заключается в способе формирования микроструктуры будущего композита: карбид формируется как высокодисперсный компонент, а медь преимущественно представлена в виде крупноразмерных частиц. Из-за этого плотность заполнения объема между крупными и мелкими частицами очень высокая. В будущем мы планируем оптимизировать режимы плазменной обработки, чтобы достичь максимального контроля синтеза и свойств металломатричных композитов для конкретных задач электроники», — отмечает один из авторов исследования, доцент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Дмитрий Никитин.
По механическим и тепловым характеристикам новые композиты превосходят чистую медь и существующие аналоги.
