Влияние дискретной добавки оксида алюминия на структуру и свойства алюминиевого сплава
- 1 — Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана (национальный исследовательский университет)
- 2 — Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана (национальный исследовательский университет)
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 Al 2 O 3 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.
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.