Поиск по сайту
Авторизация
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь:
Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:

Электроискровое спекание

Электроискровое спекание

 

В ИГиЛ СО РАН имеется установка электроискрового спекания LABOX-1575 производства компании SINTER LAND INC., Япония. Принцип электроискрового спекания (Spark Plasma Sintering, SPS) заключается в спекании порошковых материалов пропусканием электрического тока через пуансоны и пресс-форму, в которой находится образец, с одновременным приложением давления по одноосной схеме.

Достоинства метода:

  • электроискровое спекание может быть использовано для консолидации проводящих и непроводящих материалов; в случае спекания проводящего материала электрический ток проходит непосредственно через порошковую заготовку;

  • возможность высоких скоростей нагрева;

  • очищение межчастичных контактов от оксидов и сорбированных веществ при прохождении тока через образец на начальных стадиях спекания;

  • массоперенос может интенсифицироваться благодаря действию нетермических механизмов;

  • консолидация порошков может успешно сочетаться с синтезом новых фаз;

  • присутствие специфических эффектов, способствующих образованию межчастичных контактов (локальное плавление материала в области межчастичного контакта на начальных стадиях спекания);

  • действие электрического тока может быть инструментом управления фазовым составом, морфологией и микроструктурой продуктов химических реакций для широкого спектра систем;

  • имеется возможность химически модифицировать поверхность компактов и границы раздела в композиционных материалах;

  • локальность нагрева в областях с высоким первоначальным электрическим сопротивлением может быть использована для соединения материалов.

Установка LABOX-1575

 

(источник: буклет SINTER LAND INC.)

Усилие пресса - 150 кН

Максимальный ток  - 7500 А

Максимальная температура – 2200 °С

Скорости нагрева - 50-200 °С/мин

Спекание в вакууме - остаточное давление 6 Па

Указанные особенности метода позволяют снизить температуру спекания по сравнению с обычным спеканием, сократить время спекания и получить более высокие плотности, а также механические и функциональные характеристики консолидированных материалов. Благодаря указанным достоинствам данный метод позволяет получать наноструктурные объемные материалы, сохранять метастабильные фазы и получать материалы с микроструктурой, не достижимой другими методами спекания или компактирования. Электроискровое спекание может быть использовано для получения пористых материалов и обработки систем “подложка - покрытие” для увеличения адгезии.

 

Установка LABOX-1575 позволяет ИГиЛ СО РАН получать консолидированные материалы из порошков металлов, керамики и композитов, а также проводить фундаментальные и прикладные исследования, связанных с протеканием химических реакций при приложении импульсного электрического тока. Преимущество электроискрового спекания в аппаратурном исполнении установок LABOX-1575 – это гибкость процесса и его быстрота. В течение рабочего дня возможно спекание нескольких образцов или проведение нескольких экспериментов по in situ синтезу материалов с одновременным получением консолидированного образца. Обычно сама операция спекания длится 15-20 мин. Возможно спекание по заранее заданному режиму нагрева.

 

 

Спекание композитов, содержащих компоненты, значительно различающиеся по температуре плавления: композит Ag-Fe, спеченный в SPS при 600°С

 

 

 

Соединение разнородных материалов: Cu и Fe

 

 


Публикации коллектива по тематике электроискрового спекания и обработке порошковых материалов электрическим током

  1. D. V. Dudina, A. G. Anisimov, V. I. Mali, N. V. Bulina, B. B. Bokhonov. Smaller crystallites in sintered materials? A discussion of the possible mechanisms of crystallite size refinement during pulsed electric current-assisted sintering. Mater. Lett. 144 (2015) 168-172  (Featured Letter).

  2. B. B. Bokhonov, D. V. Dudina, A.V. Ukhina, M. A. Korchagin,  N. V. Bulina, V. I. Mali, A. G. Anisimov. Formation of self-supporting porous graphite structures by Spark Plasma Sintering of nickel-amorphous carbon mixtures. J. Phys. Chem. Solids 76 (2015) 192-202.

  3. D. V. Dudina, A. V. Ukhina, B. B. Bokhonov, V. I. Mali, A. G. Anisimov, N. V. Bulina, I. N. Skovorodin. Nickel-graphite composites of variable architecture by graphitization-accompanied Spark Plasma Sintering and hot pressing and their response to phase separation. Sci. Sintering, 2015, принята в печать.

  4. L. Shevtsova, A. Anisimov, S. Nagavkin. Formation of sintered “PN85Yu15-Ni” powder composites by using the SPS method. Adv. Mech. Mater. 698 (2015) 299-304.

  5. V. I. Lysenko, A. G. Anisimov, V. I. Mali, V. A. Emel’kin. Microhardness of ceramics produced from different alumina nanopowders by different techniques. Inorg. Mater. 50 (2014) 537–540.

  6. D. V. Dudina, V. Yu. Ulianitsky, I. S. Batraev, M. A. Korchagin, V. I. Mali, A. G. Anisimov, O. I. Lomovsky. Inter-particle interactions during consolidation of Ti3SiC2-Cu powders influenced by preliminary mechanical milling. Химия в интересах устойчивого развития 22 (2014) 31-37.

  7. T. Sameyshcheva, V. Mali, A. Anisimov, M. Korchagin, L. I. Shevtsova, S. Bysyina, Structure and Properties of Multilayered Composite Materials “Nickel - Nickel Aluminide” Obtained Using SPS Method. Adv. Mater. Res. 1040 (2014) 161-165.

  8. V. I. Mali, A. G. Anisimov, V. D. Kurguzov, D.V. Dudina, B. B. Bokhonov. Spark Plasma Sintering for the production of micron- and nanoscale materials. Proc. Taiwan-Russia Bilateral Symp. Materials Processing at micro and nano level, Novosibirsk. 2013, p.116-119.

  9. А. Г. Анисимов, С. П. Бардаханов, А. П. Завьялов, К. В. Зобов, В. И. Лысенко, В. И. Мали, Д. Ю. Труфанов Влияние условий спекания на структуру и свойства керамики из наноразмерных порошков оксида кремния. Вестник НГУ. Серия «Физика» 8 (1) (2013) 107-114.

  10. D. V. Dudina, A. K. Mukherjee. Reactive Spark Plasma Sintering: successes and challenges of nanomaterial synthesis, J. Nanomater. (2013) article ID 625218, 12 pages.

  11. D. V. Dudina, A. K. Mukherjee. Reactive Spark Plasma Sintering for the production of nanostructured materials. In: Nanotechnology Series, vol.4: Nanomaterials and Nanostructures, Eds. S.Sinha & N.K.Navani, Studium Press LLC, USA, 2013, pp. 237-264.

  12. D.V. Dudina, V. I. Mali, A. G. Anisimov, N. V. Bulina, M. A. Korchagin, O. I. Lomovsky, I. A. Bataev, V. A. Bataev. Ti3SiC2-Cu composites by mechanical milling and Spark Plasma Sintering: possible microstructure formation scenarios. Metals Mater. Intl. 19 (6) (2013) 1235-1241.

  13. D.V. Dudina, V.I. Mali, A. G. Anisimov, O. I. Lomovsky, M. A. Korchagin, N. V. Bulina, M. A. Neklyudova, K. Georgarakis, A. R. Yavari. Crystallization of Ti33Cu67 metallic glass under high-current density electrical pulses. Nanoscale Res. Lett. 6 (2011) 512-519.

  14. A. G. Anisimov, V. I. Mali. Possibility of electric–pulse sintering of powder nanostructural composites. Comb. Expl. Shock Waves 46 (2) (2010) 237-241.

  15. D. M. Hulbert, D. Jiang, D. V. Dudina, A. K. Mukherjee. The synthesis and consolidation of hard materials by Spark Plasma Sintering. Int. J. Refractory Met. Hard Mater. 27 (2009) 367-375.

  16. D. V. Dudina, D. M. Hulbert, D. Jiang, C. Unuvar, S. J. Cytron, A. K. Mukherjee. In-situ boron carbide-titanium diboride composites prepared by mechanical milling and subsequent Spark Plasma Sintering. J. Mater. Sci. 43 (2008) 3569-3576.

  17. D. M. Hulbert, A. Anders, D. V. Dudina, J. Andersson, D. Jiang, C. Unuvar, U. Anselmi-Tamburini, E. J. Lavernia, A. K. Mukherjee. The absence of plasma in “Spark Plasma Sintering”. J. Appl. Phys. 104 (2008) 033305-1 -033305-7.

  18. D. H. Kwon, T. D. Nguyen, D. Dudina, J.S.Kim, Y.J.Yum, Y.S. Kwon. Properties of dispersion strengthened Cu-TiB2 nanocomposites prepared by Spark Plasma Sintering. Solid State Phenomena 119 (2007) 63-66.

  19. D. H. Kwon, J. W. Kum, T. D. Nguyen, D. Dudina, P. P. Choi, J.S.Kim, Y. S. Kwon. Production of dispersion-strengthened Cu-TiB2 alloys by ball milling and Spark Plasma Sintering. Mater. Sci. Forum 534-536 (2007) 1489-1492.

  20. D. H. Kwon, T. D. Nguyen, D. Dudina, J. W. Kum, P. P. Choi, J. S. Kim, Y. S. Kwon. Thermal stability and properties of Cu-TiB2 nanocomposites prepared by combustion synthesis and Spark Plasma Sintering. Mater. Sci. Forum 534-536 (2007)1517-1520.

  21. J. S. Kim, H. S. Choi, D. Dudina, J. K.Lee, Y. S. Kwon. Spark Plasma Sintering of nanoscale (Ni+Al) powder mixture. Solid State Phenom. 119 (2007) 35-38.

  22. J.-S. Kim, Y.-S. Kwon, O. I. Lomovsky, M. A. Korchagin, V. I. Mali,  D. V. Dudina. A synthetic route for metal-ceramic interpenetrating phase composites. Mater. Lett. 60 (29-30) (2006) 3723-3726.

  23. Y.-S. Kwon, D. V. Dudina, M. A. Korchagin, O. I. Lomovsky. Microstructure changes in TiB2-Cu nanocomposite under sintering. J. Mater. Sci. 39 (16-17) (2004) 5325-5331.

  24. D. V. Dudina, O. I. Lomovsky, M. A. Korchagin, V. I. Mali. Reactions in a metal matrix: synthesis and properties of TiB2-Cu nanocomposites. Chem. Sust. Dev. 12 (3) (2004) 319-325.

 

 

Доклады по тематике электроискрового спекания и обработке материалов электрическим током на международных конференциях

 

Приглашенные доклады

  1. Д.В. Дудина, А. В. Ухина, Б. Б. Бохонов, В. И. Мали, А. Г. Анисимов. Формирование непрерывных каркасов в двухфазных композитах методом электроискрового спекания несмешивающихся и взаимодействующих систем. Тезисы 3-й Международной школы-семинара «Перспективные технологии консолидации материалов с применением электромагнитных полей», 2014, НИЯУ МИФИ, Москва, с.24-25.

  2. Д. В. Дудина. Химические аспекты электроимпульсного спекания: возможности и проблемы контроля микроструктуры синтезируемых материалов. Тезисы докладов 2-ой Международной школы-семинара “Перспективные технологии консолидации материалов с применением электромагнитных полей”, 2013 г. Москва, с. 9.

 

Устные доклады

  1. V. I. Mali, A. G. Anisimov, D. V. Dudina. The origin of microstructural non-uniformities of Spark Plasma Sintered materials. Abstracts of Japan-Russia Workshop on Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure in conjunction with IMR Workshop on Advanced Materials Development and their Applications by Using Spark Plasma Sintering and 19th SPS Forum, Sendai, Japan, 2014, p. 20-21.

  2. A. G. Anisimov, V. I. Mali. Comparison of the condition of pulsed electric current sintering (PECS) of powders using single discharges and spark plasma sintering (SPS). Abstracts of Japan-Russia Workshop on Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure in conjunction with IMR Workshop on Advanced Materials Development and their Applications by Using Spark Plasma Sintering and 19th SPS Forum, Sendai, Japan, 2014, p.31-33.

  3. D. V. Dudina, V. I. Mali, A. G. Anisimov. Synthesis and design of composite materials by reactive Spark Plasma Sintering. Abstracts of Japan-Russia Workshop on Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure in conjunction with IMR Workshop on Advanced Materials Development and their Applications by Using Spark Plasma Sintering and 19th SPS Forum, Sendai, Japan, 2014, p. 34-37

  4. D. V. Dudina, A. V. Ukhina, B. B. Bokhonov, V. I. Mali, A. G. Anisimov. Fabrication of porous materials by Spark Plasma Sintering using the phase separation approach. Abstracts of Japan-Russia Workshop on Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure in conjunction with IMR Workshop on Advanced Materials Development and their Applications by Using Spark Plasma Sintering and 19th SPS Forum, Sendai, Japan, 2014, p. 84-86.

  5. A. V. Ukhina, B. B. Bokhonov, D. V. Dudina, V. I. Mali, A. G. Anisimov. Graphitization in nickel-amorphous carbon mixtures during Spark Plasma Sintering. Abstracts of Japan-Russia Workshop on Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure in conjunction with IMR Workshop on Advanced Materials Development and their Applications by Using Spark Plasma Sintering and 19th SPS Forum, Sendai, Japan, 2014, p. 97-101.

  6. D. V. Dudina, V. I. Mali, A. G. Anisimov, M. A. Korchagin, O. I. Lomovsky. Spark Plasma Sintering of Ti3SiC2-Cu composites produced by mechanical milling: the role of in situ consolidation. Book of Abstracts of the VI International Conference Fundamental Bases of Mechanochemical Technologies , Novosibirsk, 2013, p.34.

  7. D. V. Lazurenko, A. A. Bataev, I. A. Bataev, V. I. Mali, A. G. Anisimov. Using Spark Plasma Sintering technology for fabrication of Ti-Al composites with intermetallic reinforcement. Abstracts of Japan-Russia Workshop on Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure in conjunction with IMR Workshop on Advanced Materials Development and their Applications by Using Spark Plasma Sintering and 19th SPS Forum, Sendai, Japan, 2014, p.87-96.

  8. T. S. Sameyshcheva, V. I. Mali, A. G. Anisimov, A. A. Bataev, L. I. Shevtsova. Spark Plasma Sintering of nickel-nickel aluminide laminated composites. Abstracts of Japan-Russia Workshop on Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure in conjunction with IMR Workshop on Advanced Materials Development and their Applications by Using Spark Plasma Sintering and 19th SPS Forum, Sendai, Japan, 2014, p.102-111.

 

Стендовые доклады

1.      A. V. Ukhina, D. V. Dudina, B. B. Bokhonov, A. G. Anisimov, V. I. Mali. Microstructural response of in situ formed nickel-graphite composites to phase separation // Abstracts of Intl. Microscopy Congress, 2014, Prague, Czech Republic, ISBN 978-80-260-6720-7, http://www.microscopy.cz/proceedings/all.html

2.      A. V. Ukhina, B. B. Bokhonov, D.V. Dudina, N. V. Bulina, V. I. Mali, A. G. Anisimov. Preparation of porous graphite substrates by phase separation in spark plasma sintered ni-c composites // Abstracts of the International Conference on Surface Engineering for Research and Industrial Applications, INTERFINISH-SERIA 2014, Novosibirsk, NSTU Publisher, 2014, p.92.

3.      B. B. Bokhonov, D. V. Dudina, V. I. Mali, A. G. Anisimov. Nanoporous silver by dissolution of mechanically milled and Spark Plasma Sintered Ag-Fe and Ag-Ni nanocomposites in hydrochloric acid // Book of Abstracts of the VI International Conference "Fundamental Bases of Mechanochemical Technologies", Novosibirsk, 2013, p.110.

 

 


      


Июл 4, 2019 Семинар "Механика макро- и нано-структур" 08.07.2019 г. в 14-30
В понедельник,  8 июля 2019 г. в 14-30 в конференц зале ИГиЛ СО РАН состоится научный семинар...

Июн 25, 2019 Объединённый семинар ЛДУ ИГиЛ СО РАН и ЛНПГС НГУ

Объединённый семинар
Лаборатории дифференциальных уравнений ИГиЛ СО РАН и
Лаборатории...

Фев 8, 2019 Конкурс на присуждение премии мэрии города Новосибирска
7 февраля 2019 года департамент промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии города Новосибирска...

Дек 12, 2018 Конкурсы РФФИ

Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ) и Правительство Новосибирской области, действуя...

Июн 28, 2019 Конференция по моделированию ГРП

Институт гидродинамики совместно с Новосибирским госуниверситетом проводит с 1 по 5 июля Международную...

Июн 5, 2019 Научная конференция, посвященная 100-летию К.И.Бабенко
Конференция «Аналитические и численные методы решения задач гидродинамики, математической физики...

Рассылки
Яндекс.Метрика