Рожкова Т. В. Теоретические исследования электродиффузионных процессов, возникающих при спекании композиционного материала изделий сельскохозяйственного назначения // Научная жизнь. 2024. Т. 19. Вып. 5 (137). С. 781–788. DOI: 10.35679/1991-9476-2024-19-5-781-788.

Рожкова Татьяна Владимировна, канд. техн. наук, доцент кафедры «Лесное хозяйство, деревообработка и прикладная механика», ФГБОУ ВО Государственный аграрный университет Северного Зауралья: Россия, 625003, Тюменская обл., г. Тюмень, ул. Республики, 7.

Тел.: (929) 263-18-22
E-mail: rozkovatama1138@gmail.com

В настоящей работе приводится обзор теоретических результатов по изучению физической природы процессов, происходящих при электроконтактном спекании композитного материала на основе меди. Процесс изготовления плугов и лемехов, узлов тракторов, комбайнов и другой техники требует использования улучшенных антикоррозионных и антифрикционных материалов. Новые материалы, полученные методом порошковой металлургии, позволяют создавать изделия с наперед заданными свойствами. Одной из основных операций порошковой металлургии является спекание. Основной задачей спекания является повышение прочности и плотности этого материала. Эти цели достигаются активацией диффузионных процессов, которые вызывают гомогенизацию пористого тела, массоперенос и, вызванное этим, залечивание пор, приводящее к усадке спекаемой заготовки. Диффузия является одним из важнейших процессов переноса вещества, протекающих как в металлах и сплавах, так и в композитных материалах. Электрический ток способствует более интенсивному перемещению атомов, движение которых направлено в обратную сторону направлению движения вакансий. Выведено соотношение потока атомов диффузии под влиянием трёх факторов - концентрационного, температурного и электрического градиентов. Определены коэффициенты диффузии меди при температуре 1300о К и при электроконтактном спекании. Установлено, что под воздействием электрического тока коэффициент диффузии меди увеличивается на два порядка.

Список литературы:

1. Паульс В. Ю. Патент RU 2769781 C1. Способ электродиффузионного упрочнения рабочих поверхностей сегментных ножей и установка для его осуществления / В. Ю. Паульс, А. В. Ставицкий. № 2021120412; заявлено 09.07.2021; опубл. 06.04.2022, бюл. № 10.

2. Рожкова Т. В., Ташланов В. И. Восстановление рабочих органов почвообрабатывающих машин методом электроконтактного наплавления / Т. В. Рожкова, В. И. Ташланов – Текст: непосредственный // Агропромышленный комплекс: проблемы и перспективы развития: Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции. – Благовещенск, 2020. – С. 73. EDN: UPAHWF
3. Ставицкий А. В. Повышение износостойкости и упрочнение сегментных ножей уборочной техники электродиффузионной обработкой / А. В. Ставицкий. – Текст: непосредственный // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2021. – № 4 (90). – С. 121-126.
4. Иванов А. С. Анализ порошков для лазерной наплавки при восстановлении деталей сельскохозяйственной техники / А. С. Иванов. – Текст: непосредственный // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2021. – № 5 (91). – С. 125–129. EDN KKDAAW.
5. Андрущик Л. О. Физические основы получения мелкокристаллических и наноструктурных материалов спеканием металлических порошков электроконтактным нагревом / Л. О. Андрущик, А. П. Шпак, С. П. Ошкадёров. – Текст: непосредственный // Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии. – 2008. – Т. 6, № 1. – С. 153-215.
6. Рожкова Т. В. Процесс электроконтактного спекания и его влияние на формирование структуры порошковых изделий / Т. В. Рожкова. – Текст: непосредственный // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2023. – № 4 (102). – С. 183-186.
7. Попов А. А. Взаимная диффузия в двойных системах: учебно-методическое пособие по выполнению лабораторной работы по материаловедению» / А. А. Попов, С. В. Гриб. – Текст: непосредственный. – Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ–УПИ, 2006. – 23 с.
8. Рожкова Т. В. Электродиффузионные процессы, возникающие в порошковой прессовке при спекании / Т. В. Рожкова, Н. И. Смолин. – Текст: непосредственный // Сельский механизатор. – 2024. – № 3. – С. 30-31.
9. Ковтун В. А. Моделирование и исследование теплового состояния порошковой системы на разных уровнях температурного воздействия в процессе электроконтактного спекания. 2008 г. / В. А. Ковтун, В. Н. Пасовец. – Текст: непосредственный // Материалы V Международной научно-технической школы-конференции, 10-13 ноября 2008 г. Москва. Молодые ученые. – Москва: МИРЭА. 2008, Ч.3.
10. Рожкова Т. В. Структурные изменения в электроспеченных медных порошковых материалах с карбидом кремния / Т. В. Рожкова. – Текст: непосредственный // Агропродовольственная политика России. – 2022. – № 1. – С. 22-25.
11. Рожкова Т. В. Влияние структуры и свойств на электроконтактное спекание медных порошковых изделий и покрытий / Т. В. Рожкова. – Текст: непосредственный // Агропродовольственная политика России. – 2021. – № 3. – С. 29-32. EDN: WUYYRE
12. Рожкова Т. В. Деформационный механизм медных электроспечённых порошковых изделий сельскохозяйственного назначения с карбидом кремния / Т. В. Рожкова. – Текст: непосредственный. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2022. – № 3 (95). – С. 188-191.

THEORETICAL STUDIES OF ELECTRODIFFUSION PROCESSES OCCURRING DURING SINTERING OF COMPOSITE MATERIAL OF AGRICULTURAL PRODUCTS

Rozhkova Tatyana Vladimirovna, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof. of the Depart. of Forestry, woodworking and applied mechanics, State agrarian university of the Northern Urals, Tyumen, Russia.

Keywords: diffusion, diffusion coefficient, mass transfer, atom; vacancy, powder pressing, composite material, electrocontact sintering, physical and mechanical properties.

Abstract. This paper provides an overview of theoretical results on the study of the physical nature of processes occurring during electrocontact sintering of copper-based composite material. The process of manufacturing plows and ploughshares, tractor units, combines and other equipment requires the use of improved anticorrosive and antifriction materials. New materials obtained by powder metallurgy allow to create products with predetermined properties. One of the main operations of powder metallurgy is sintering. The main task of sintering is to increase the strength and density of this material. These goals are achieved by activating diffusion processes that cause homogenization of the porous body, mass transfer and, caused by this, healing of pores, leading to shrinkage of the sintered workpiece. Diffusion is one of the most important processes of substance transfer, occurring both in metals and alloys, and in composite materials. Electric current promotes more intensive movement of atoms, the movement of which is directed in the opposite direction to the direction of movement of vacancies. The ratio of the flow of diffusion atoms under the influence of three factors - concentration, temperature and electric gradients - is derived. The diffusion coefficients of copper at a temperature of 1300°K and during electrocontact sintering are determined. It is established that under the influence of electric current the diffusion coefficient of copper increases by two orders of magnitude.