Везде

RAS Chemistry & Material ScienceКоллоидный журнал Colloid Journal

  • ISSN (Print) 0023-2912
  • ISSN (Online) 3034-543X

Kinetics of interaction of Co–Cu melts with graphite and microstructure of forming metal-carbon compositions

You can
PII
S3034543XS0023291225010086-1
DOI
10.7868/S3034543X25010086
Publication type
Article
Status
Published
Authors
О. А. Chikova
  • Affiliation:
I. G. Shirinkina
  • Affiliation:
V. S. Tsepelev
  • Affiliation:
N. I. Sinitsin
  • Affiliation:
V. V. Vyukhin
  • Affiliation:
Volume/ Edition
Volume 87 / Issue number 1
Pages
76-86
Abstract
The time dependences of the contact angle and the wetted surface spot diameter were measured during the interaction of Co–Cu melts with copper contents of 20, 40 and 60 at. % with graphite at temperatures of 1390, 1440, 1490, 1540 and 1590°C. Wetting of graphite by Co–Cu melts does not occur under these conditions: the final contact angle for Co80–Cu20 is 95°, Co60–Cu40 is 110°, Co40–Cu60 is 100°. The final value of the diameter of the wetted surface spot increases somewhat. Metallographic analysis of the microstructure of Co–Cu–C composite materials obtained by contact alloying of Co–Cu melts with carbon showed the dependence of the morphology of the structural components and the phase composition of the samples on the copper content. Composite materials (Co–27%C–10%Cu) + (Co–32%C–62%Cu) + C and (Co–19%C–15%Cu) + (Co–25%C–72%Cu) + C, obtained by the interaction of Co–Cu melts with a copper content of 20, 40 at. % with graphite, have a macro-homogeneous structure.
Keywords
Co–Cu графит контактное легирование металл-углеродные материалы Co–Cu–C микроструктура
Date of publication
01.01.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
18

References

  1. 1. Nishizawa T., Ishida K. The Co-Cu (Cobalt-Copper) system // Bull. Alloy phase diagr. 1984. V. 5. P. 161–165. https://doi.org/10.1007/BF02868953
  2. 2. Guo F., Lu T., Qin J., Zheng H., Tian X. Abnormal resistivity behavior of Cu–Ni and Cu–Co alloys in undercooled liquid state // Phys. B. 2012. V. 407. P. 4108–4113. https://doi.org/10.1016/j.physb.2012.06.024
  3. 3. Yamauchi I., Ueno N., Shimaoka M., Ohnaka I. Undercooling in Co–Cu alloys and its effect on solidification structure // J. Mater. Sci. 1998. V. 33. P. 371–378. https://doi.org/10.1023/A:1004319829612
  4. 4. Robinson M.B., Li D., Rathz T.J., Williams G. Undercooling, liquid separation and solidification of Cu–Co alloys // J. Mater. Sci. 1999. V. 34. P. 3747–3753. https://doi.org/10.1023/A:1004688313591
  5. 5. Lu X.Y., Cao C.D., Kolbe M., Wei B., Herlach D.M. Microstructure analysis of Co–Cu alloys undercooled prior to solidification // Mater. Sci. Eng. A. 2004. V. 375–377. P. 1101–1104. https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.10.106
  6. 6. Yang W., Chen S.H., Yu H., Li S., Liu F., Yang G.C. Effects of liquid separation on the microstructure formation and hardness behavior of undercooled Cu–Co alloy // Appl. Phys. A. 2012. V. 109. P. 665–671. https://doi.org/10.1007/s00339-012-7090-4
  7. 7. Munitz A., Venkert A., Landau P., Kaufman M.J., Abbaschian R. Microstructure and phase selection in supercooled copper materials showing metastable liquid miscibility gap // J. Mater. Sci. 2012. V. 47. P. 7955–7970. https://doi.org/10.1007/s10853-012-6354-x
  8. 8. Munitz A., Abbaschian R. Microstructure of Cu-Co alloys solidified at various supercoolings // Metall Mater Trans A. 1996. V. 27. P. 4049–4059. https://doi.org/10.1007/BF02595654
  9. 9. Zhao D., Gao J. Liquid phase separation in undercooled Cu–Co alloys under the influence of static magnetic fields // Philosophical Transactions A. 2019. V. 377. P. 20180207. https://doi.org/10.1098/rsta.2018.0207
  10. 10. Zhao D., Liu R., Wu D., Bo L., Wang L. Liquid-liquid phase separation and solidification behavior of Al-Bi-Sb immiscible alloys // Results in Physics. 2017. V. 7. P. 3216–3221. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2017.08.056
  11. 11. Авраамов Ю.С., Кошкин В.И., Петрищев И.М., Шляпин А.Д. Получение сплавов на основе систем несмешивающихся компонентов методом контактного легирования // Машиностр. инжен. образов. 2007. № 4. С. 21–30.
  12. 12. Бродова И.Г., Чикова О.А., Витюнин М.А., Яблонских Т.И., Ширинкина И.Г., Астафьев В.В. Структура сплавов Fe-Cu-С, полученных способом контактного легирования // Физ. мет. металловед. 2009. Т. 108. № 6. С. 626–632.
  13. 13. Чикова О.А., Витюнин М.А., Ченцов В.П., Сакун Г.В. Расслоение расплавов Fe–Cu при смачивании графита // Коллоид. журн. 2010. Т. 72. № 2. С. 251–257.
  14. 14. Song Z., Liu X., Sun X. et al. Alginate-templated synthesis of CoFe/carbon fiber composite and the effect of hierarchically porous structure on electromagnetic wave absorption performance // Carbon. 2019. V. 151. P. 36. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.05.025
  15. 15. Sugime H., D’Arsiè L., Esconjauregui S. et al. Low temperature growth of fully covered single-layer graphene using CoCu catalyst // Nanoscale. 2017. V. 9. № 38. P. 14467–14475. https://doi.org/10.1039/C7NR02553J
  16. 16. Fan X., Mashimo T., Huang X. et al. Magnetic properties of Co-Cu metastable solid solution alloys // Phys. Rev. B. 2004. V. 69. P. 094432. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.094432
  17. 17. Weatherup R.S., D’Arsié L., Cabrero-Vilatela A. et al. Long-term passivation of strongly interacting metals with single-layer graphene // J. Am.Chem. Soc. 2015 V. 137. № 45. P. 14358–14366. https://doi.org/10.1021/jacs.5b08729
  18. 18. Karpan V.M., Khomyakov P.A., Starikov G. et al. Theoretical prediction of perfect spin filtering at interfaces between close-packed surfaces of Ni or Co and graphite or graphene // Phys. Rev. B: Condens.Matter. 2008. V. 78. P. 195419. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.78.195419
  19. 19. Wan Y., Xiao J., Li Ch. et al. Microwave absorption properties of FeCo-coated carbon fibers with varying morphologies // J. Magn.Magn. Mater. 2016. V. 399. P. 252–259. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2015.10.006
  20. 20. Кютт Р.Н., Данишевский А.М., Сморгонская Э.А. и др. Рентгенодифракционное исследование структуры нанопористого углерода, полученного из карбидных материалов //Физ. тех. полупроводников. 2003. Т. 37. № 7. С. 811–815.
  21. 21. Дзидзигури Э.Л., Сидорова Е.Н., Багдасарова К.А., Земцов Л.М., Карпачева Г.П. Формирование наночастиц Co в металл-углеродных композитах // Кристаллография. 2008. Т. 53. № 2. С. 342–345.
  22. 22. Домоновa Д.П., Печенюкa С.И., Семушина Ю.П. Термическое разложение двойного салицилатного комплекса Со–Cu в атмосфере аргона с получением металл-углеродных композиций // Ж. неорг. химии. 2022. Т. 67. № 4. С. 540–544. https://doi.org/10.31857/S0044457X22040043
  23. 23. Fan X., Mashimo T., Huang X. et al. Magnetic properties of Co-Cu metastable solid solution alloys // Phys. Rev. B. 2004. V. 69, P. 094432. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.094432
  24. 24. Childress J.R., Chien C.L. Reentrant magnetic behavior in FCC Co-Cu alloys // Phys. Rev. B. 1991. V. 43. P. 8089. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.43.8089
  25. 25. Jegede, O.E., Cochrane, R.F., Mullis, A.M. Metastable monotectic phase separation in Co–Cu alloys // J. Mater. Sci. 2018. V. 53. № 16. P. 11749–11764. https://doi.org/10.1007/s10853-018-2417-y
  26. 26. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник: в 3-х т. / ред. Н.П. Лякишев. Москва: Машиностроение, 1996. Т. 1. 1996. 991 с.
  27. 27. Тучинский Л.И. Композиционные материалы, получаемые методом пропитки. Москва: Металлургия. 1986. 206 с.
  28. 28. Найдич Ю.В., Колесниченко Г.А. Взаимодействие металлических расплавов с поверхностью алмаза и графита. Киев: Наукова думка. 1967. 89 c.
  29. 29. Nikonova R.M., Lad‘yanov V.V. Contact interaction of metal melts with fullerite and graphite // J. Mater. Res. Technol. 2020. V. 9. № 6. P. 12559–12567. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.09.001
  30. 30. Tamai Y., Aratani K. Experimental study of the relation between contact angle and surface roughness // J. Phys. Chem. 1972. V. 76. № 22. P. 3267–3271. https://doi.org/10.1021/j100666a026
  31. 31. Mortimer D.A., Nicholas M. The wetting of carbon by copper and copper alloys // J. Mater Sci. 1970. V. 5. P. 149–155. https://doi.org/10.1007/BF00554633
  32. 32. Gulevskii V.A., Antipov V.I., Kolmakov A.G. et al. Designing of copper-based alloys for the impregnation of carbon-graphite materials // Russ. Metall. (Metally). 2012. № 3. P. 258–261. https://doi.org/10.1134/S0036029512030081
  33. 33. Gulevskii V.A., Antipov V.I., Vinogradov L.V. et al. Effect of alloying elements on the wetting of graphitized carbon with copper alloys // Russ. Metall. 2019. № 1. P. 72–76. https://doi.org/10.1134/S0036029519010051
  34. 34. Ishida K., Nishizawa T. The C-Co (Carbon-Cobalt) system // JPE. 1991. V. 12. P. 417–424. https://doi.org/10.1007/BF02645959
  35. 35. Глузман Л.Д., Эдельман И.И. Лабораторный контроль коксохимического производства. Харьков: Гос. Научно-техн. Изд-во литературы по черной и цветной металлургии. 1957. 635 с.
  36. 36. Еременко В.Н., Иванов М.И., Лукашенко Г.М. и др. Физическая химия неорганических материалов. Т. 2. Поверхностное натяжение и термодинамика металлических расплавов. Киев: Наукова думка, 1988. 192 с.
  37. 37. Попель С. И. Поверхностные явления в расплавах. М.: Металлургия, 1994. 432 с.
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library