Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Китая предложили способ создавать медные композиты с карбидным армированием, которые одновременно проводят тепло и выдерживают механические нагрузки, сообщила пресс-служба Минобрнауки РФ. Технология позволяет контролировать размер, форму и распределение твердых карбидов в медной матрице, что критично для эффективности и надежности электронных устройств и систем теплоотвода.
Медь давно ценится за высокую тепло- и электропроводность, а добавление карбидов — вольфрама, титана или бора — делает сплав прочнее почти без потери проводимости. Существующие методы синтеза часто приводят к пористости и неоднородности структуры, из-за чего свойства материала снижаются, а промышленное масштабирование осложняется.
Метод ТПУ основан на плазмодинамическом подходе с двумя вариантами — раздельное получение меди и карбидов (ex situ) и совместное формирование матрицы и карбидов в зоне дугового разряда (in situ). Оба подхода пригодны для последующего искрового плазменного спекания и изготовления объемных изделий, но режим in situ обеспечивает более плотное и однородное соединение компонентов за счет снижения пористости.
Анализ с помощью электронных микроскопов показал, что карбиды формируются как мелкие частицы, а медь — крупными зернами. Такое сочетание создает плотную структуру: плотность композита достигает 95%, твердость — до 130 HV, теплопроводность — до 152 Вт/м∙К, что выше показателей чистой меди и сопоставимых материалов.
Работа поддержана грантом Российского научного фонда № 24−79−10113 и опубликована в журнале Composites Communications. В проекте участвовали ученые Инженерной школы энергетики ТПУ, Цзилиньского и Чанчуньского университетов.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что создан особо прочный композит из керамики с памятью формы.
