Влияние дискретной добавки оксида алюминия на структуру и свойства алюминиевого сплава | Курганова | Записки Горного института

Влияние дискретной добавки оксида алюминия на структуру и свойства алюминиевого сплава

Ю. А. Курганова, С. П. Щербаков

Аннотация


На основе литературного обзора выявлена проблема и обозначена актуальность разработки технологии введения добавок наноразмерных наполнителей в алюминиевые сплавы с целью определения механизма управления структурно зависимыми свойствами. В качестве такой добавки выбраны измельченные волокна оксида алюминия диаметром 10-20 нм. Введение добавки в расплав реализовано с помощью механического замешивания. Технологические особенности процесса позволили решить проблему преодоления сил поверхностного натяжения и распределения количественно малых и легких по сравнению с основным материалом добавок. Экспериментальные образцы получены в лабораторных условиях с использованием разработанных специальных приспособлений. Для выполнения сравнительного анализа были получены образцы базового сплава состава АК6 и наполненного дискретной добавкой 1 % сплава того же состава по идентичным режимам. Исследования структуры и свойств базового сплава и образцов, полученных путем замешивания в базовый сплав тонких дискретных волокон оксида алюминия в объеме 1 % проведены по стандартным методикам металлографического анализа и методом измерения твердости. В результате макро- и микроскопических исследований выявлен модифицирующий эффект от добавления тонкодисперсного Al2O3 в алюминиевый сплав, выраженный в измельчении зерна. Полученная в результате обработки статистических данных форма кривых распределения твердости идентична для сравниваемых образцов и имеет выраженный смещенный экстремум, что свидетельствует о внесенных изменениях в свойства с одной стороны, и демонстрирует достаточный уровень усвоения расплавом добавки – с другой. Следовательно, целесообразность использования рассматриваемого метода модифицирования при получении материалов данной группы очевидна.

Ключевые слова


модифицирование; металломатричные материалы; оценка структуры и свойств; оксид алюминия

Полный текст:

PDF PDF (English)

Литература


Kurganova Yu.A., Berezovskii V.V., Solyaev Yu.O., Lur'e S.A., Shavnev A.A. Investigation of mechanical properties of MKM based on an aluminum alloy reinforced with dispersed particles of silicon carbide. Deformatsiya i razrushenie materialov. 2014. N 12, р.12-16 (in Russian).

Kalashnikov I.E. Development of methods for reinforcing and modifying the structure of aluminum-matrix composite materials: Avtoref. dis… d-ra tekhn. nauk. IMET im. A.A.Baikova RAN. Moscow, 2011, р. 40 (in Russian).

Kurganova Yu.A., Kolmakov A.G. Structural metal matrix composites. Moscow: Izd-vo MGTU im. N.E.Baumana, 2015, р. 141 (in Russian).

Kurganova Yu.A., Lopatina Yu.A. Analysis of the distribution of the reinforcing phase in alumo-matrix CM. Zagotovitel'nye proizvodstva v mashinostroenii. 2015. N 4, р. 42-48 (in Russian).

Chernyshova T.A., Kurganova Yu.A., Kobeleva L.I., Bolotova L.K. Cast dispersion-hardened alumo-matrix composite materials: manufacturing, properties, application. UlGTU. Ul'yanovsk, 2012, р. 295 (in Russian).

Sokolov G.N., Troshkov A.S., Lysak V.I. et al. Modification of the weld metal structure by nanodispersed tungsten carbides. Fizika i khimiya obrabotki materialov. 2009. N 6, р. 41-47 (in Russian).

Serpova V.M., Shavnev A.A., Grishina O.I., Krasnov E.N., Solyaev Yu.O. Wetability and interfacial interaction in a metal composite material on an aluminum matrix reinforced with aluminum oxide. Materialovedenie. 2014. N 12, р. 29-35 (in Russian).

Fetisov G.P., Kurganova Yu.A., Gavrilov G.N. Composite materials in aviation and their forecasting. Tekhnologiya metallov. 2015. N 1, р. 22-25 (in Russian).

Zakaria M.R., Akil H.M., Kudus А.А., Saleh S.M. Enhancement of tensile and thermal properties of epoxy nanocomposites through chemical hybridization of carbon, nanotubes and alumina. Compos. A Appl. Sci. Manuf. 2014. N 66, р. 109-116.

Berezovskiia V.V., Solyaevb Yu.O., Lur’eb S.A., Babaitsevc A.V., Shavneva A.A, Kurganova Yu.A. Mechanical Properties of a Metallic Composite Material Based on an Aluminum Alloy Reinforced by Dispersed Silicon Carbide Particles. Russian Metallurgy (Metally). 2015. N 10, p.790-794.

Knowles A.J., Jiang X., Galano M. Audebert F.Microstructure and mechanical properties of 6061Al alloy based composites with SiC nanoparticles. J. Alloys Compd. 2014. N 615, р. 401-405.

Kollo L., Radbury B.C., Veinthal R., Jäggi C., Carreño-Morelli, Leparoux M. Nanosilicon carbide reinforced aluminium produced by high-energy milling and hot consolidation. Mater. Sci. Eng. 2011. A 528 (21), р. 6606-6615.

Meysam T.K., Fergusona J.B., Benjamin F.S., Kima C.S., Cho K., Rohatgi P.K. Strengthening mechanisms of graphene- and Al2O3 – reinforced aluminum nanocomposites synthesized by room temperature milling. Mater. Des. 2016. N 92, р. 79-87.

Saha R., Morris E., Chawla N. Hybrid and conventional particle reinforced metal matrix composites by squeeze infiltration casting. J. Mater. Sci. Lett. 2002. N 21, р. 337-339.

Jiang L., Yang H., Yee J.K., Mo X., Topping T., Lavernia E.J. Toughening of aluminum matrix nanocomposites via spatial arrays of boron carbide spherical nanoparticles. Acta Mater. 2016. N 103, р. 128-140.

Tjong S.C. Recent progress in the development and properties of novel metal matrix nanocomposites reinforced with carbon nanotubes and graphene nanosheets. Mater. Sci. Eng. 2013. R74, р. 281-350.




DOI: http://dx.doi.org/10.25515/pmi.2017.6.717

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.