Батура Бейбала кызы Мусурзаева, диссертант кафедры «Технология материалов»
Азербайджан, AZ1073, Баку, пр. Г. Джавида, 25
Batura B. Musurzaeva, Dissertation Student of the Chair of Materials Technology
25 H. Javid Ave., Baku, AZ1073, Azerbaijan
Изучена кинетика структурообразования композиционного материала типа железо-бронза, содержащего твердые смазочные материалы. В зависимости от давления прессования и температуры спекания в структуре железо-бронзы обнаруживаются бинарные и сложные фазы. Наличие твердых смазочных веществ в составе композиционного материала значительно снижает взаимодействие жидкой (бронза) и твердой (железо) фаз при спекании. В качестве твердых смазок используются тальк и графит, которые являются термостойкими при температуре спекания 850 – 1150 °С. Присутствие талька, который располагается на поверхности спрессованных частиц железа, меди, олова и графита, значительно снижает эффект их взаимодействия: микрочастицы талька обволакивают их, а за счет термической стойкости сохраняется такое состояние до высоких температур (примерно 900 °С). Показано, что в микроструктуре железо-бронзы, спеченной при температуре 850 °С, перлит отсутствует. Это объясняется адсорбирующей способностью талька на поверхности частиц железа, что препятствует диффузии углерода в его кристаллическую решетку. Повышение температуры спекания до 1000 °С приводит к образованию в структуре железо-бронзы перлита, при этом количество перлита преобладает над количеством феррита. Это свидетельствует о частичном выгорании талька с поверхности частиц железа и об открытии путей диффузии углероду. При температуре спекания 1150 °С в микроструктуре образцов железо-бронзы образуется перлит и сетка светлых включений. По результатам микрорентгеноспектрального анализа светлые включения являются твердыми растворами переменных составов типа Fe – Cu – Sn, Cu – Fe – Sn, Cu – Sn – Fe. Для подтверждения этих предположений был проведен фазовый рентгеноструктурный анализ. Дифрактограммы образцов представлены рефлексами кристаллов железа и меди. Отсутствие дифракционных эффектов, характерных для кристаллов олова, связано с его растворимостью в решетке меди. Это объясняется низкой температурой плавления олова (232 °С) и его ионным радиусом, который позволяет изоморфно замещать ионы меди и железа ионами олова (их разность составляет менее 15 %).
This paper studies the kinetics of structure formation of an iron-bronze composite containing solid lubricants. Depending on the compacting pressure and sintering temperature, binary and complex phases are detected in the iron-bronze structure. The presence of solid lubricants in the composition of the composite material significantly reduces interaction of the liquid (bronze) and solid (iron) phases during sintering. Talc and graphite, which are heat–resistant at a sintering temperature of 850 – 1150 °C, were used as solid lubricants. The presence of talc, located on the surface of compressed particles of iron, copper, tin and graphite, significantly reduces the effect of their interaction. At the same time, the micro-talc particles envelop them, and its thermal stability retains this state up to high temperatures (approximately 900 °C). It was established that there is no perlite in the microstructure of iron-bronze sintered at a temperature of 850 °C. This can be explained by the talc adsorbing ability on the surface of iron particles which prevents diffusion of carbon into the iron crystal lattice. An increase in the sintering temperature up to 1000 °C leads to the formation of perlite in the iron-bronze structure, while the amount of perlite predominates over ferrite. This indicates the partial burnout of talc from the surface of iron particles and the opening of diffusion paths to carbon. At a sintering temperature of 1150 °C, perlite and a grid of light inclusions are formed in the microstructure of the iron-bronze samples. According to the results of electron microprobe analysis, the light inclusions are solid solutions of variable compositions such as Fe – Cu – Sn, Cu – Fe – Sn, Cu – Sn – Fe. In order to confirm these assumptions, a phase X-ray diffraction analysis was performed. Diffraction patterns of these samples are represented by reflections of iron and copper crystals. The absence of diffraction effects (characteristic of tin crystals) is conditioned by tin solubility in the copper lattice. This is due to the low melting point of tin (232 °C) and its ionic radius, which allows isomorphically replacing of copper and iron ions with tin ions (their difference is less than 15 %).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.