Псевдосплавы функционального назначения

ВКМ-8 – функциональный композиционный материал с объемным содержанием армирующей фазы до 70%, изготавливается по технологии пропитки пористых заготовок из порошков карбида кремния расплавом матричного сплава. Предназначен для теплоотводящих оснований силовой электроники и преобразовательной техники, работающей в жестких условиях эксплуатации в различных климатических зонах.

Отличительной особенностью технологии получения изделий из материала ВКМ-8, созданной совместно с ОАО «Электровыпрямитель» и ГОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарева» (г. Саранск, республика Мордовия), является обеспечение жестких требований по геометрическим размерам, формирование отверстий, в том числе резьбовых при минимальной механической обработке.

 

Рис. 5 Теплоотводящие основания из МКМ системы Аl–SiC

 

 

Рис. 6 Примеры использования силовых полупроводниковых приборов с теплопроводящими основаниями из МКМ системы Al–SiC в различных

отраслях промышленности

 

Свойства композиционного материла:

§ плотность – 3 г/см³;

§ температурный коэффициент линейного расширения – 6,8·10^-6 K^-1;

§ теплопроводность 170 Вт/(м·K).

 

 

Псевдосплавы Cu / SiC, Cu / Сr

Одно из важнейших назначений ДКМ на основе Cu: электроконтакты.

Армирование Cu матрицы частицами SiC или Сr позволяет при незначительном падении электропроводности достичь существенного повышения уровня коррозионных, эрозионных и механических свойств, повысить работоспособность контактов, их ресурс.

 

ЭВТЕКТИЧЕСКИЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

 

Рис. 7 Бинарная фазовая диаграмма с эвтектическим равновесием (и ограниченной растворимостью компонентов в твёрдых фазах)

Вообще, эвтектический - (наиболее легкоплавкий). Сплав кристаллизуется при наиболее низкой температуре для сплавов данной системы с одновременным выделением двух твердых фаз опре­деленной концентрации: твердого раствора альфа и твердого раствора бета. В результате образуется смесь двух фаз, которую называют эвтектикой.

 

В двухкомпонентной системе эвтектическое равновесие можно выразить

 

альфа + бета = L,

 

где L — жидкая фаза,

альфа — твёрдый раствор компонента В в кристаллической решётке, образованной компонентом А,

бета — твёрдый раствор компонента А в кристаллической решётке, образованной компонентом В.

 

После кристаллизации эвтектика становится смесью кристаллитов фаз.

Контролируемая эвтектиче­ская структура может вести себя как классический армирован­ный композиционный материал.

Эвтектический композит (ЭКМ) - естественный материал, его структура формируется при направленной кристаллизации естест­венным путем («in situ»), а не в результате искусственного введения арматуры в мат­рицу.

 

 

 

 

Рис. 8  Получение композитов методом in situ:

b - индукционный нагрев,

с - двухфазная структура,

d - электронная фотография композита ЭКМ

 

Форма выделяющейся фазы - волокнистая или пластинчатая.

 

Фазы располагаются в определенном порядке: параллельные волокна или пластинки одной фазы рас­пределяются в другой фазе, являющейся матрицей.

 

 

Рис. 9 Эвтектическая структура, полученная методом направленной кристаллизации.

 

Рис. 10 Формирование эвтектической структуры, полученной методом направленной кристаллизации.

 

Рис. 11 Преобразование эвтектической структуры, полученной методом направленной кристаллизации.

 

Таким образом, ЭКМ - состоит из направленно расположенных взаимопроникающих друг в друга фаз.