ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРЕМНИЯ НА СТАБИЛЬНОСТЬ ФАЗЫ TiC ПРИ ПОЛУЧЕНИИ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА АК10М2Н ‒ 10 % TiC МЕТОДОМ СВС

Алюмоматричные композиционные материалы (АМКМ) сочетают в себе комплекс свойств матричного сплава и армирующего наполнителя, что привлекает к ним большой интерес. Для их изготовления наиболее целесообразно применение жидкофазных методов, особое место в числе которых занимает метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Он позволяет получать ультрадисперсные армирующие фазы непосредственно в расплаве из исходных элементных порошков микронных размеров, исключить закупку дорогостоящих высокодисперсных порошков, а также сократить энергозатраты и время получения готового продукта. При использовании этого метода возможен синтез керамической фазы TiC с размерами частиц от 100 нм, причем не только в расплаве технического алюминия, но и в присутствии легирующих элементов. Рассматриваемая технология открывает большие возможности для повышения комплекса свойств существующих промышленных алюминиевых сплавов и особенно привлекательна для сплавов системы Al ‒ Si, широко востребованных, но не отличающихся высокими механическими характеристиками. Приводятся результаты исследования по изучению влияния кремния в составе матричного сплава АК10М2Н на стабильность фазы TiC, образуемой в его расплаве методом СВС. 

1. Белов Н.А. Фазовый состав алюминиевых сплавов. Москва: МИСИС, 2009:234.

2. Рафальский И.В. Ресурсосберегающий синтез сплавов на основе алюминия с использованием дисперсных неметаллических материалов и интеллектуальные методы контроля металлургических процессов их получения. Минск: БНТ, 2016:209.

3. Курбаткина Е.И., Косолапов Д.В., Ходыкин Л.Д.,Нигметов М.С. Исследование влияния добавки кремния на фазовый состав алюминиевых композиционных материалов, армированных частицами карбида кремния. Труды ВИАМ. 2014;6:35–38. http://doi.org/10.1186/s40712-014-0012-9

4. Михеев Р.С., Чернышова Т.А. Дискретно-армированные композиционные материалы системы Al ‒ TiC (обзор). Заготовительные производства в машиностроении. 2008;11:44–53.

5. Кулик В.И., Нилов А.С. Композиционные материалы с металлической матрицей. Санкт-Петербург: Балт. гос. техн. ун-т, 2020:69.

6. Луц А.Р., Амосов А.П., Латухин Е.И., Рыбаков А.Д., Шигин С.В. Получение легированного композиционного материала Al ‒ Cu ‒ Mn ‒ TiС с повышенными триботехническими свойствами.

7. Заготовительные производства в машиностроении. 2020;18(6):278–282.http://doi.org/10.36652/1684-1107-2020-18-6-278-282

8. Амосов А.П., Луц А.Р., Латухин Е.И., Ермощкин А.А. Применение процессов CВC для получения in situ алюмоматричных композиционных материалов, дискретно армированных наноразмерными частицами карбида титана: обзор. Известия вузов. Цветная металлургия, 2016;1:39–49. http://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-1-39-49.

9. Курганова Ю.А. Разработка и применение дисперсно упрочненных алюмоматричных композиционных материалов в машиностроение. Автореф. дис. док. техн. наук. Москва;2008:20.

10. Чернышова Т.А., Калашников И.Е., Болотова Л.К. Трибологические характеристики литых алюмоматричных композиционных материалов, модифицированных наноразмерными тугоплавкими порошками. Российские нанотехнологии. 2011;6(1–2):135–142. http://doi.org/10.1134/S1995078011010095.

11. Калашников И.Е. Развитие методов армирования и модифицирования структуры алюмоматричных композиционных материалов. Автореф. дис. док. техн. наук. Москва;2011:22.

12. 11. Joseph O. O., Afolalu A. S., Abioyeetal А.А. Effect of TiC addition on the mechanical properties and microstructure of Al-Si alloy. Materials Today: Proceedings, 2020.

13. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.04.544

14. Karantzalis A.E., Lekatou А., Georgatis Е., Poulas V., Mavros H. Microstructural Observations in a Cast Al ‒ Si ‒ Cu/TiC Composite. Journal of Materials Engineering and Performance. 2010;19(4):585–590. https://doi.org/10.1007/s11665-009-9505-8

15. Zhang M, Huo Y., Ma L., Huang B., Hu Q. In SituTiC Ceramic Particles Locally Reinforced Al ‒ Si Matrix Composites Prepared by SHS-Casting Method from the Al ‒ Si ‒ Ti ‒ C System. International Journal of Applied Ceramic Technology. 2013;11(4):723–731.

16. https://doi.org/10.1111/ijac.12097

17. Guo R.-F., Wang Y., Ma Y.-H., Shen P. Role of Si in the wetting of TiC by Al. Journal of Materials Science. 2020;2. https://doi.org/10.1007/s10853-020-05496-4

18. López V.H., Scoles A., Kennedy A.R. The thermal stability of TiC particles in an Al 7wt.% Si al-loy / V.H. López, A. Scoles, A.R. Kennedy. Mate-rials 16. Xia F., Liang M.X., Gao X.S., Guo Y.C., Li J.P., Yang W., Zhang Z.K. Instability of in situ TiC particles in an Al‒12Si. Journal of Materials Research and Technology. 2020;9(5):11361–11369. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.07.063.

19. Ding H., Liu X. Influence of Si on stability of TiC in Al melts. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011;21(7):1465–1472. https://doi.org/10.1016/s1003-6326(11)60882-0

20. Луц А.Р., Шерина Ю.В., Амосов А.П., Минаков Е.А., Ибатуллин И.Д. Выбор термической обработки и исследование ее влияния на структуру и свойства композиционного материала АК10М2Н ‒ 10 % TiC, полученного методом СВС в расплаве. Известия вузов. Цветная металлургия. 2024;30(2):30–43. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2024-2-30-43

21. Шерина Ю.В., Луц А.Р., Ибатуллин И.Д. Разработка композиционного материала на основе сплава АК10М2Н и исследование его триботехнических свойств. Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022;2(128):11–16.

22. https://doi.org/10.30987/2223-4608-2022-2-11-16.

23. Рыбаков А.Д. Применение различных форм углерода для СВС высокодисперсного карбида титана в расплаве при получении алюмоматричных композиционных мате-риалов. Автореф. дис. канд. техн. наук. Самара, 2021:18.

24. Амосов А.П., Латухин Е.И., Умеров Э.Р. Применение процессов инфильтрации и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения керметов: обзор. Известия вузов. Цветная металлургия. 2021;27(6):52–75.

25. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-6-52-75

26. Шерина Ю.В. Влияние армирования высокодисперсной фазой карбида титана, синтезированной в расплаве, и термообработки на структуру и свойства промышленных алюминиевых сплавов. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Самара, 2024:20.

27. Шерина Ю.В., Луц А.Р. Влияние термической обработки на свойства композиционных материалов АМг2 ‒ 10 % TiC и АМг6 ‒ 10 % TiC, полученных методом саморассамораспространяющегося высокотемпературного синтеза. FrontierMaterials&Technologies. 2024;1: 105–112. https://doi.org/ 10.18323/2782-4039-2024-1-67-10

28. Шерина Ю.В. Исследование влияния добавки высокодисперсной фазы карбида титана, синтезированной в расплаве, и термообработки на структуру и свойства сплава АМ4,5Кд. Транспортное машиностроение. 2024;3:59–59. https://doi.org/10.30987/2782-5957-2024-3-59-69

29. Vishnuvardhan Reddy D., Salonica Sravani P., Deepthi N. The investigation of mechanical and metallurgical properties on Al7075-TiC-SiC reinforced hybrid composites by stir casting. International Journal of Mechanical and Production, 2019;9:769–776. https://doi.org/10.24247/ijmperdapr201976.

30. Каченюк М.Н., Сметкин А.А., Андраковская К.Э. Влияние условий механоактивации и консолидации на формирование композиционного материала Ti3SiC2/TiC. Современные проблемы науки и образования, 2014; 2.