Vetkasov Nikolai Ivanovich - Doctor of Sciences (Engineering), professor of Chair “Mechanical Engineering”.432027, Ulyanovsk, Severny Venets Street, 32. Tel.: (8422) 41-82-47
Веткасов Николай Иванович - доктор технических наук, профессор кафедры технологии машиностроения.432027, Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. Тел.: (8422) 41-82-47
Kapustin Anatoly Ivanovich - Head of Laboratory.432027, Ulyanovsk, Severny Venets Street, 32. Tel.: (8422) 77-81-03
Капустин Анатолий Иванович - заведующий лабораторией.432027, Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. Тел.: (8422) 77-81-03
Sapunov Valery Viktorovich - PhD (Engineering), assistant professor of Chair “Mechanical Engineering”.432027, Ulyanovsk, Severny Venets Street, 32. Tel.: (8422) 41-80-16
Сапунов Валерий Викторович - кандидат технических наук, доцент кафедры технологии машиностроения.432027, Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. Тел.: (8422) 41-80-16
The paper considers the problem of synthesis of nanocomposites based on the aluminum matrices reinforced with carbon nanotubes with the high physico-mechanical properties, as related to the achievement of a homogeneous dispersion of carbon nanotubes in the aluminum matrix of a composite. The authors developed the principles of the technology of preparation and determined the requirements for the parameters of the so-called normalized charge (a highly homogeneous dry mixture “aluminum powder - single-wall carbon nanotubes”) intended for the efficient synthesis of composite granules by the mechanical alloying.Aluminum primary dispersed powder PAD-1 and the single-wall carbon nanotubes TUBALL were used as the raw materials, and the stearic acid was used as a process control agent. The processes of normalization and mechanical alloying were carried out in the mechanical reactor of the author's design. The derived composite pellets were exposed to cold and then to hot compaction. The paper shows the effectiveness of the new approach proposed by the authors to the implementation of effective reinforcement of the aluminum matrix powder by the nanotubes. This approach is based on the provision of effective dispersion of carbon nanotubes into alloyed matrix material by introducing the special technological operation -“normalization” of charge - in the technology of synthesis of composite granules, which are the semi-finished material for the production of a composite material with the high physical and technical characteristics.The paper presents data on the strength parameters of the semi-finished aluminum matrix composites, which were produced using a normalized charge. It is shown that the application of the developed technology for charge normalization provides the increase in the strength characteristics of semi-finished composite materials by at least 25 % compared with the technologies without the application of normalization. The results obtained during the research can be used when improving the technologies of production of the aluminum matrix composites.
Рассмотрена проблема синтеза нанокомпозитов на алюминиевых матрицах, армированных углеродными нанотрубками, с высокими физико-механическими характеристиками, в части достижения однородной дисперсии углеродных нанотрубок в алюминиевой матрице композита. Разработаны основы технологии приготовления и определены требования к параметрам так называемой нормализованной шихты (высокооднородной по объему сухой смеси «алюминиевый порошок - одностенные углеродные нанотрубки»), предназначенной для эффективного синтеза композиционных гранул механическим легированием.В качестве исходных материалов использовали порошок алюминиевый первичный дисперсный марки ПАД-1, одностенные углеродные нанотрубки TUBALL и стеариновую кислоту в качестве агента регулирования процесса. Процессы нормализации и механического легирования проводили в механическом реакторе авторской конструкции. Полученные композиционные гранулы подвергали холодному, а затем горячему компактированию. Показана эффективность предложенного авторами нового подхода к осуществлению эффективного армирования алюминиевого матричного порошка нанотрубками. В основу такого подхода положено обеспечение эффективной дисперсии углеродных нанотрубок в легируемый матричный материал за счет введения в технологию синтеза композиционных гранул, представляющих собой полуфабрикат для получения композиционного материала с высокими физико-техническими характеристиками, специальной технологической операции - «нормализации» шихты.Представлены данные о достигаемых прочностных параметрах полуфабрикатов алюмоматричных композитов, при изготовлении которых использовали нормализованную шихту. Показано, что применение разработанной технологии нормализации шихты обеспечивает повышение прочностных характеристик полуфабрикатов композиционных материалов не менее чем на 25 % по сравнению с технологией без применения нормализации. Полученные в ходе исследований результаты могут быть использованы при совершенствовании технологий получения алюмо-матричных композитов.