Влияние дискретной добавки оксида алюминия на структуру и свойства алюминиевого сплава
- 1 — д-р техн. наук профессор Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана (национальный исследовательский университет)
- 2 — ассистент 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 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.
Литература
- Исследование механических свойств МКМ на основе алюминиевого сплава, армированного дисперсными частицами карбида кремния / Ю.А.Курганова, В.В.Березовский, Ю.О.Соляев, С.А.Лурье, А.А.Шавнев // Деформация и разрушение материалов. 2014. No12. С.12-16.
- Калашников И.Е. Развитие методов армирования и модифицирования структуры алюмоматричных композиционных материалов: Автореф. дис... д-ра техн. наук / ИМЕТ им. А.А.Байкова РАН. М., 2011. 40с.
- Курганова Ю.А. Конструкционные металломатричные композиционные материалы / Ю.А.Курганова, А.Г.Колмаков. М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2015. 141с.
- Курганова Ю.А. Анализ распределения армирующей фазы в алюмоматричных КМ/ Ю.А.Курганова, Ю.А.Лопатина // Заготовительные производства в машиностроении. 2015. No4. С. 42-48.
- Литые дисперсионно-упрочненные алюмоматричные композиционные материалы: изготовление, свойства, применение / Т.А.Чернышова, Ю.А.Курганова, Л.И.Кобелева, Л.К.Болотова / УлГТУ. Ульяновск, 2012. 295с.
- Модифицирование структуры наплавленного металла нанодисперсными карбидами вольфрама / Г.Н.Соколов, А.С.Трошков, В.И.Лысак и др. // Физика и химия обработки материалов. 2009. No6. С.41-47.
- Смачиваемость и межфазное взаимодействие в металлическом композиционном материале на алюминиевой матрице, армированной оксидом алюминия / В.М.Серпова, А.А.Шавнев, О.И.Гришина, Е.Н.Краснов, Ю.О.Соляев // Материаловедение. 2014. No12. С.29-35.
- Фетисов Г.П. Композиционные материалы в авиации и их прогнозирование / Г.П.Фетисов, Ю.А.Курганова, Г.Н.Гаврилов // Технология металлов. 2015. No1. С.22-25.
- 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.