ОЦЕНКА МОДИФИЦИРУЮЩЕГО ЭФФЕКТА ВЫСОКОДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ КАРБИДА ТИТАНА, ПОЛУЧЕННОЙ МЕТОДОМ СВС В СОСТАВЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
DOI:
https://doi.org/10.57070/2304-4497-2023-4(46)-30-38Ключевые слова:
алюминиевые сплавы, карбид титана, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, композиционный материал, модифицированиеАннотация
Модифицирование зеренной структуры алюминиевых сплавов с целью повышения их физико- механических свойств является актуальной задачей современного материаловедения. Одним из наиболее перспективных методов модифицирования является введение в состав сплавов высокодисперсных керамических частиц в качестве модификаторов второго рода. Однако в традиционных условиях литейного производства реализовать их механическое замешивание достаточно сложно, так как частицы склонны к агломерированию, а также происходит попутное насыщение расплава нежелательными газообразными продуктами и примесями. В связи с этим особую актуальность приобретает метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), который позволяет получать фазы высокой дисперсности непосредственно в расплаве из исходных элементных порошков микронных размеров. Это позволяет обойти закупку дорогостоящих наноразмерных прекурсоров, а также сократить энергозатраты и время получения готового продукта. Представлены результаты СВС высокодисперсной фазы карбида титана (размером 110 ‒ 300 нм) в количестве 10 % (по массе) в составе широко применяемых промышленных алюминиевых сплавов разных систем (АМг2, АМг6, АМ4,5Кд, АК10М2Н, Д16 и В95). Показано, что метод СВС обеспечивает получение и равномерность распределения керамической фазы по объему матрицы. Оценка твердости доказывает, что наличие карбида титана позволяет добиться более высоких значений в сравнении с матричными сплавами. Проведена оценка модифицирующего эффекта от присутствия частиц карбидной фазы, по результатам которой выявлено, что достигается измельчение зерна матрицы в 2 ‒ 7 раз. Это приводит, согласно произведенным расчетам и экспериментальным данным, к повышению прочности на 15 ‒ 40 МПа и твердости на 8 ‒ 42 НВ. Методом СВС керамической фазы карбида титана в составе промышленных алюминиевых сплавов является перспективным методом модифицирования зеренной структуры материала.
Библиографические ссылки
Никитин К.В. Модифицирование и комплексная обработка силуминов. Самара: Самарский государственный технический университет, 2016:92.
Марукович Е.И., Стеценко В.Ю. Повышение эффективности модифицирования. Литье и металлургия. 2006;2(38):151–153.
Рожин А. В. Совершенствование процессов легирования и модифицирования алюминиевых сплавов на основе систем Al ‒ Cu ‒ Mg и Al ‒ Zn ‒ Mg ‒ Cu. Автореф. дисс. к-та техн. наук. Екатеринбург. 2013:21.
Zuo M., Sokoluk M., Cao Ch., Yuan J., Zheng Sh., Li. X. Microstructure Control and Performance Evolution of Aluminum Alloy 7075 by Nano-Treating. Scientific Reports. 2019;9(1):1–11. http://doi.org/10.1038/s41598-019-47182-9
Chen Y.-F., Lin Y.-C. Surface modifications of Al – Zn – Mg alloy using combined EDM with ultrasonic machining and addition of TiC particles into the dielectric. Journal of Materials Processing Technology. 2009;9(209):4343–4350. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2008.11.013
Бродова И.Г., Уймин М.А., Астафьев В.В., Котенков Е.А., Попова Т.И. Синтез алюминиевых композитов с наноразмерными частицами карбида и борида титана. Письма о материалах. 2013:91–94. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2013-2-91-94
Das D.K., Mishra P. C., Saranjit S., Thakur R.K. Properties of ceramic-reinforced aluminum matrix composites - a review. International Journal mechanical and Materials Engneering. 2014;1(12):1–16. http://doi.org/10.1186/s40712-014-0012-9
Kumar Veeresh G.B., Rao C.S.P., Selvaraj N. Mechanical and tribological behavior of particulate rein-forced aluminum metal matrix composites - a review. Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering. 2011;1 (10):59–91. http://doi.org/10.4236/jmmce.2011.101005
Михеев Р.С., Чернышева Т.А. Алюмоматричные композиционные материалы с карбидным упрочнением для решения задач новой техники. Москва: Маска, 2013:356.
Feijoo I., Merino P., Pena G., Perez M.C., Cruz S., Rey P. Effect of high energy ball milling on the morphology, microstructure and properties of nano-sized TiC particle-reinforced 6005A aluminium alloy matrix composite. Powder Technology. 2017;321:31–43. http://doi.org/10.1016/j.powtec.2017.07.089
Peng J., Yibo L., Qingjie S. Evolution of crystallographic orientation, columnar to equiaxed transformation and mechanical properties realized by adding TiCps in wire and arc additive manufacturing 2219 aluminum allo. Additive Manufacturing. 2021;39:101–108. http://doi.org/10.1016/j.addma.2021.101878
Комаров А.И., Орда Д.В., Искандарова Д.О. Особенности формирования структуры и свойств силумина АК7 под воздействием нанонаполнителя TiC ‒ Al2O3. Механика машин, механизмов и материалов. 2018;4:45–51.
Borodianskiy K., Kossenko A., Zinigrad M. Improvement of the Mechanical Properties of Al-Si Alloys by TiC Nanoparticles. The Minerals, Metals & Materials Society and ASM International. 2013; 44:4948–4953 http://doi.org/10.1007/s11661-013-1850-4
Luts A.R., Amosov A.P. ,Ermoshkin A.A., Ermoshkin A.A., Nikitin K.V., Timoshkin I.Yu. Self-propagating high-temperature synthesis of highly dispersed titanium-carbide phase from powder mixtures in the aluminum melt. Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2014;55(6):606–612. http://doi.org/10.3103/S1067821214060169
Chi Y., Gong G., Zhao L., Yu H., Tian H., Du X., Chen Ch. Insitu TiB2 ‒ TiC reinforced Fe ‒ Al composite coating on 6061 aluminum alloy by laser surface modification. Journal of Materials Processing Technology. 2021;294:117107. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2021.117107
Пантелеева А.В., Никонова Р.М. Модифицирование алюминия упрочняющими фазами TiB2 и TiC методом СВС в расплаве. В кн.: Труды XI Всероссийской школы-конференции молодых ученых «КоМУ-2018». Химическая физика и мезоскопия. Ижевск: Ижевский институт компьютерных исследований. 2019;65–69.
Жуков И.А. Физико-химические основы технологии металломатричных композитов на основе алюминия и магния с добавками наноразмерных неметаллических частиц. Автореф. дисс. к-та. техн. наук. Томск. 2021:26.
Жуков Д.В., Гиорбелидзе М.Г., Мельников А.А., Воронин С.В. Способ оценки и визуализации неоднородности микроструктуры материалов. Технология металлов. 2023;4:30–37. http://doi.org/10.31044/1684-2499-2023-0-4-30-37
Пат. № 2023668380 РФ. Стереографический анализ микроструктур и построение полярных диаграмм / Д.В. Жуков, М.Г. Гиорбелидзе; опубл. 28.08.2023, Бюл.№ 9.
Sherina Yu.V., Luts A.R. The study of the effect of heat treatment on the properties of the AMg2 –10% TiC and AMg6 – 10% TiC composite materials produced by self-propagating high-temperature synthesis. Frontier Materials & Technologies. 2023. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2023-4-70-86
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Альфия Расимовна Луц, Юлия Владимировна Шерина, Иван Юрьевич Тимошкин

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