Актуальные проблемы в машиностроении Том 4 №2 2017

11 / 150

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 4. № 2. 2017 Инновационные технологии
в машиностроении
____________________________________________________________________
11
На рис. 2 представлена микрофотография исходной порошковой смеси, содержащей
наноразмерные частицы меди в количестве 5 % от массы смеси. На снимке наглядно
представлено равномерное распределение наноразмерных частиц среди крупных частиц
карбида вольфрама. При этом следует отметить, что наноразмерные частицы меди имеют на
своей поверхности тонкую пленку оксида меди, образовавщуюся в контакте с воздухом
после синтеза исходного нанопорошка.
Рис. 2. Сканограмма исходной порошковой смеси WC–5 мас. % n-Cu
На рис. 3 представлены дифрактограммы, полученные при рентгеноструктурном
анализе порошковой смеси, содержащей наноразмерные частицы меди в количестве 5 % от
массы, при температурах 25, 400, 600, 800, 1000 и 1100 °C. Исходная порошковая смесь
содержит три фазы: гексагональный высший карбид вольфрама (WC), гексагональный
низший карбид вольфрама (W2C) и медь (Cu) с гранецентрированной решеткой. Отсутствие
рефлексов, соответствующих оксиду меди объясняется малой толщиной оксидной пленки на
наночастицах. Малая объемная доля карбида вольфрама W 2C в исходном порошке карбида
вольфрама отражается в виде рефлексов малой интенсивности. Анализ дифрактограмм
свидетельствует об отсутствии фазовых переходов в порошковой смеси при нагреве от
комнатной температуры до 800 °С. При нагреве порошковой смеси до температуры 900 °С и
выше (Рис. 3) происходит взаимодействие карбида вольфрама с частицами меди с
образованием фазы кубического вольфрама (W). При температуре 1100 °С на
дифрактограмме полностью исчезает фаза W и появляется фаза оксид вольфрама WO2.
Микрофотографии порошковой смеси, содержащей 5 % наноразмерного порошка
меди, после нагрева в вакуумной камере рентгеновского дифрактометра представлены на
рис. 4 – 8. При температуре 400 °С не наблюдается видимых изменений в морфологии и
размерах частиц (рис. 4). Нагрев порошковой смеси до 600 °С (рис. 5) сопровождается
локальным сплавлением наноразмерных частиц меди с образованием крупных каплевидных
агрегатов на частицах карбида вольфрама. Дальнейшее сплавление частиц меди с
образованием жидкой фазы происходит в температурном интервале 600…800 °С (рис. 6) и
вызывает появление зародышей нановолокон оксида вольфрама на крупных частицах
карбида вольфрама. Эпитаксиальный рост волокон оксида вольфрама осуществляется при
нагреве порошковой смеси свыше 900 °С (рис. 7). Увеличение размеров поперечного сечения
и образование колоний волокон оксида вольфрама происходит при нагреве в диапазоне
температур 900…1100 °С (рис. 3) и совпадает с плавлением крупных частиц меди.