Енергетика і автоматика

Анотація. Нанорозмірні композиційні системи Fe-Cu тривалий час привертають значну увагу завдяки привабливістю систем Fe-Cu для багатьох застосувань, що пов’язано з їх відомими високими показникам міцності, тепловими та електричними властивостями. У той же час синтез системи Fe-Cu стикається з низкою перешкод, які в основному пов'язані з низьким змішуванням компонентів у рівноважному стані, якщо їх температура нижче 700 °С.

Механо-хімічна активація компонентів інтерметалічних систем дозволяє значно підвищити їх розчинність і, в той же час, є досить простим та ефективним способом отримання значної кількості нанокомпозитів. Її застосування дозволило нам одержати концентраційний ряд нанокомпозиційних матеріалів Fe-Cu (співвідношення Fe:Cu = 4:1), легованих багатостінними вуглецевими нанотрубками, (концентрація ВНТ складала 0; 0,5; 1,0; та 2,0 об. %) і дослідити їх деякі властивості.

Метою дослідження було встановлення залежності відносного лінійного розширення і коефіцієнта теплового розширення нанорозмірних композитів Fe-Cu від температури та з’ясувати вплив багатостінних вуглецевих нанотрубок на ці залежності.

Досліджено вплив температури на дилатометричні характеристики (відносне лінійне розширення та коефіцієнт теплового розширення) таких композитів.

Отримані результати свідчать щодо значної ролі багатостінних вуглецевих нанотрубок у визначенні теплової поведінки нанокомпозитів Fe-Cu-ВНТ. Зокрема, теплове розширення практично, відсутнє в діапазоні температур 35 – 800 ^оС для зразків, що містять 2 об. % вуглецевих нанотрубок. Тому така композиція є дуже перспективною для використання у пристроях, які мають працювати в умовах зміни температури навколишнього середовища в широких межах.

Ключові слова: залізо, мідь, композит, вуглець, нанотрубка

C. Ying Yu., et al. (1984). Thermodynamic analysis of the iron-copper system I: the stable and metastable phase equilibria. MTA. A, 15, 1921-1930.

https://doi.org/10.1007/BF02664905

Mazzone, G., Antisari, M. V. (1996). Structural and magnetic properties of metastable fcc Cu-Fe alloys. Phys. Rev. B., 54, 441-446.

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.54.441

Sumiyama K., et al. (1984). Magnetic properties of metastable bcc and fcc Fe-Cu alloys produced by vapor quenching. J. Phys. Soc. Jpn., 53 (9), 3160-3165.

https://doi.org/10.1143/JPSJ.53.3160

Ravi C., et al. (2006). Predicting metastable phase boundaries in Al-Cu alloys from first-principles calculations of free energies: the role of atomic vibrations. Europhys. Lett., 73, 719.

https://doi.org/10.1209/epl/i2005-10462-x

Suryanarayana, C., Al-Aqeeli, N. (2013). Mechanically alloyed nanocomposites. Progr. Mater. Sci., 58, 383-502.

https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2012.10.001

Le Brun, P. et al. (1992). Structure and properties of Cu, Ni and Fe powders milled in planetary ball mill. Scr. Metall. Mater., 26, 1743-1748.

https://doi.org/10.1016/0956-716X(92)90545-P

Sun, J. et al. (2007). Mechanical Alloying Influence on the Sintering of Cu-Fe Compound Powders. Key Engineering Materials, 353-358, 1350-1353.

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.353-358.1350

Alami, A.H. et al. (2016). Fe‐Cu metastable material as a mesoporous layer for dye‐sensitized solar cells. Energy Science and Engineering, 4, 166-179.

https://doi.org/10.1002/ese3.114

Liu, X. et al. (2007). Fabrication of the supersaturated solid solution of carbon in copper by mechanical alloying. Mater. Charact., 58, 504-508.

https://doi.org/10.1016/j.matchar.2006.06.022

Trudel, Y., Angers, R. (1975). Properties of iron copper alloys made from elemental or pre-alloyed powders. Int. J. Powder. Metal. Powder Technol., 11, 5-16.

Boshko, O. et al. (2016). Structure and Strength of Iron-Copper Carbon Nanotube Nanocomposites, Nanoscale Res. Lett., 1178, 1298-1305.

https://doi.org/10.1186/s11671-016-1298-8

Revo, S.L. et al. (2016). Structural Relaxation of the Iron-Copper-Carbon Nanotubes Materials after Mechanochemical Activation. Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies, Ukraine, 14, 169-180.

Revo, S.L. et al. (2017). Structure Features, Strength, and Microhardness of Nanocomposites Obtained from Fe, Cu, and Carbon Nanotubes, O. Fesenko, L. Yatsenko (eds.), Nanophysics, Nanomaterials, Interface Studies, and Applications, Springer Proceedings in Physics, 195, 799 - 805.

https://doi.org/10.1007/978-3-319-56422-7_61