аспирант, инженер кафедры машиностроения
Postgraduate student, engineer of the Department of Me-chanical Engineering
Изучены микроструктура и механические свойства матричного композита на основе алюминиевого сплава АА2024, армированного наночастицами TiO2. Интерметаллид AlMgCu сформирован в алюминиевой матрице, укрепленной наночастицами TiO2 с различными концентрациями (0, 2,5, 5,0 и 7,5 %), полученными с использованием технологии литья с перемешиванием. Процесс литья с перемешиванием сопровождался последующей термообработкой при 500 °C. Затем сплав быстро охлаждали в воде до температуры 25 °C и проводили старение при 185 °C в течение 3 ч. Такая обработка приводит к растворению наночастиц титана в матрице, формируются ультрадисперсные соединения вокруг зерен алюминиевого композита. Согласно полученным результатам соединения Al7Cu2Fe и Al(Cu, Mn, Fe, Si) формируют единую структуру в междендритных областях. При добавлении до 2,5 % оксида титана количество мелких игольчатых выделений Al – Cu – Mg вблизи междендритных областей увеличивалось, но дальнейшее добавление оксида титана уменьшало их количество в этой зоне. После термообработки с добавкой до 7,5 % оксида титана игольчатые выделения Al – Cu – Mg в междендритных областях исчезали и выпадали во внутренней зоне дендритов. При добавлении TiO2 и проведении термообработки непрореагировавшие интерметаллиды и Al3Ti полностью превращались в Al3MgCu. С увеличением содержания TiO2 от 5,0 до 7,5 % вместо выделений Al2CuMg в алюминиевой матрице образовывались выделения Al6Mg4Cu. Добавление 5 % оксида титана повышает твердость композита примерно на 33 % по сравнению с образцами без наночастиц оксида титана.
The microstructure and mechanical properties of a matrix composite based on aluminum alloy AA2024 reinforced with TiO2 nanoparticles have been studied. AlMgCu intermetallic compound is formed in an aluminum matrix reinforced with TiO2 nanoparticles with various concentrations (0, 2.5, 5.0 and 7.5 %) obtained using mixing casting technology. The mixing casting process was followed by subsequent heat treatment at 500 °C. The alloy was then rapidly cooled in water to a temperature of 25 °C and aged at 185 °C for 3 hours. This treatment leads to the dissolution of titanium nanoparticles in the matrix, and ultrafine compounds are formed around the grains of the aluminum composite. According to the results obtained, the compounds Al7Cu2Fe and Al(Cu, Mn, Fe, Si) form a single structure in the interendritic regions. When adding up to 2.5 % titanium oxide, the number of fine needle–like Al – Cu – Mg secretions near the dendritic regions increased, but further addition of titanium oxide reduced their number in this zone. After heat treatment with the addition of up to 7.5 % titanium oxide, needle–like Al – Cu – Mg secretions in the dendritic regions disappeared and fell out in the inner zone of the dendrites. When TiO2 was added and heat treatment was carried out, the unreacted intermetallides and Al3Ti were completely converted into Al3MgCu. With an increase in the TiO2 content from 5.0 to 7.5 %, instead of Al2CuMg secretions, Al6Mg4Cu secretions were formed in the aluminum matrix. The addition of 5 % titanium oxide increases the hardness of the composite by about 33 % compared to samples without titanium oxide nanoparticles
The authors declare that there are no conflicts of interest present.