к.т.н., доцент кафедры металловедения, порошковой металлургии, наноматериалов
Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Metallurgy, Powder Metallurgy
аспирант кафедры металловедения, порошковой металлургии, наноматериалов
postgraduate student of the Depart-ment of Metallurgy, Powder Metallurgy, Nanomaterials
к.т.н., доцент кафедры литейных и высокоэффективных технологий
Cand. Sci. (Eng.)., Associate Pro-fessor of the Department of Foundry and High-Efficiency Technologies
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.
Modification of the grain structure of aluminum alloys in order to improve their physical and mechanical properties is an urgent task of modern materials science. One of the most promising methods of modification is the introduction of highly dispersed ceramic particles into the composition of alloys as modifiers of the second kind. However, in traditional conditions of foundry production it is rather difficult to realize their mechanical mixing, as the particles are prone to agglomeration, and also there is a concomitant saturation of the melt with undesirable gaseous products and impurities. In this connection, the method of self-propagating high-temperature synthesis (SHS), which makes it possible to obtain high-dispersity phases directly in the melt from micron-sized elemental powders. This makes it possible to bypass the purchase of expensive nanoscale precursors, as well as to reduce energy consumption and time to obtain the final product. The results of SHS of highly dispersed phase of titanium carbide (size 110 ‒ 300 nm) in the amount of 10 % (by mass) in the composition of widely used industrial aluminum alloys of different systems (AMg2, AMg6, AM4,5Kd, AK10M2N, D16 and B95) are presented. It is shown that the SHS method provides obtaining and uniformity of ceramic phase distribution over the matrix volume. Hardness evaluation proves that the presence of titanium carbide allows to achieve higher values in comparison with matrix alloys. The modifying effect of the presence of carbide phase particles has been evaluated, and the results show that matrix grain refinement by 2‒7 times is achieved. This leads, according to calculations and experimental data, to an increase in strength by 15‒40 MPa and hardness by 8‒42 NV. The method of SHS of ceramic phase of titanium carbide in the composition of industrial aluminum alloys is a promising method of modifying the grain structure of alloys.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.