ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОГО ЛЕГИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫМИ АЛЛОТРОПНЫМИ МОДИФИКАЦИЯМИ УГЛЕРОДА


Цитировать

Полный текст

Аннотация

В основу технологии синтеза дисперсно-упрочненных композитов положено применение процесса механического легирования (МЛ) порошковых материалов. МЛ позволяет создавать активные состояния в твердом теле матричного материала, которые являются центрами физического и химического взаимодействия между фазами компонентов порошковых композиций. В статье приведен обзор отечественных и зарубежных публикаций, посвященных исследованию процесса МЛ алюминиевого порошка различными формами углерода. Разработана базовая технология МЛ матричного порошка алюминия марки ПАД-1 техническим углеродом марки К 354. Исследованы процессы МЛ порошка алюминия графитом и углеродными нанотрубками (УНТ), как в части разработанных режимов МЛ, так и в части обеспечения высоких физико-механических характеристик синтезируемых в процессе МЛ порошка алюминия композиционных гранул, являющихся полуфабрикатом для получения композиционных материалов (КМ). Определены основные стадии формирования порошковых композиций на основе алюминия в процессе МЛ алюминиевого порошка аллотропными модификациями углерода. Показаны результаты анализа поэтапного изменения морфологии (поэтапной эволюции) обрабатываемых порошковых смесей матричного материала и легирующей добавки в процессе формирования композиционных гранул с требуемыми физико-механическими параметрами.

Представлены результаты рентгенофазового анализа композиционных гранул, легированных техническим углеродом К 354 и графитом ГЛ-1, на разных стадиях их формирования и обработки, отражающие достижения требуемой трансформации их внутренней структуры и фазового состава.

Проанализированы особенности протекания процесса МЛ алюминиевого порошка марки ПАД-1 одностенными углеродными нанотрубками марки TUBALL. Обоснована необходимость поиска методов и технологий предварительной (непосредственно перед процессом МЛ) гомогенизации обрабатываемой смеси ПАД1-TUBALL.

Об авторах

Николай Иванович Веткасов

Ульяновский государственный технический университет, Ульяновск

Автор, ответственный за переписку.
Email: nppwt@ulstu.ru

доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения»

Россия

Анатолий Иванович Капустин

Ульяновский государственный технический университет, Ульяновск

Email: antak1949@mail.ru

заведующий лабораторией

Россия

Валерий Викторович Сапунов

Ульяновский государственный технический университет, Ульяновск

Email: sapunov_vv@mail.ru

кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения»

Россия

Список литературы

  1. Ostovan F., Matori K.A., Toozandehjani M., Oskoueian A., Yusoff H.M., Yunus R., Ariff A.M., Quah H.J., Lim W.F. Effects of CNTs content and milling time on mechanical behavior of MWCNT-reinforced aluminum nanocomposites // Materials Chemistry and Physics. 2015. Vol. 166. P. 160–166.
  2. Anantha Prasad M.G., Bandekar N. Study of Microstructure and Mechanical Behavior of Aluminum/Garnet/Carbon Hybrid Metal Matrix Composites (HMMCs) Fabricated by Chill Casting Method // Journal of Materials Science and Chemical Engineering. 2015. Vol. 03. № 03. P. 3–11.
  3. Susniak M., Karwan-Baczewska J., Dutkiewicz J., Actis Grande M., Rosso M. An experimental study of aluminum alloy matrix composite reinforced sic made by hot pressing method // Archives of Metallurgy and Materials. 2015. Vol. 60. P. 1523–1527.
  4. Narayanan S.S., Manickavasaham G., Moorthy S. Experimental Investigation of Aluminium alloy with MWCNT Composite to increase the technical Properties by Stir Casting Method // IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering. 2015. Vol. 12. Ver. II. P. 30–34.
  5. Шалунов Е.П., Шведов М.А., Архипов И.В. Синтез дисперсоидов при реакционном механическом легировании порошкового алюминия углеродом // Вестник Чувашского университета. 2014. № 2. С. 165–172.
  6. Bradbury C.R., Gomon J.K., Kollo L., Kwon H., Leparoux M. Hardness of Multi Wall Carbon Nanotubes reinforced aluminium matrix composites // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 585. P. 362–367.
  7. Peng T., Chang I. Mechanical alloying of multi-walled carbon nanotubes reinforced aluminum composite powder // Powder Technology. 2014. Vol. 266. P. 7–15.
  8. Бунаков Н.А., Голованов В.Н., Козлов Д.В., Потапов С.Н., Климов Е.С. Получение композитного материала из алюминия с углеродными нанотрубками методами порошковой металлургии // Физико-математические методы и информационные технологии в естествознании, технике и гуманитарных науках: сборник материалов международного научного e-симпозиума. Киров: МЦНИП, 2015. C. 25–37.
  9. Типикина И.И., Кузьмич Ю.В., Котов С.А., Колесникова И.Г., Ганин С.В. Микронапряжения в механически легированном сплаве AL-15 мас. % (NI-LN) // Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья баренц-региона в технологии строительных и технических материалов: материалы V Всероссийской научной конференции с международным участием. Апатиты: Кольский научный центр РАН, 2013. С. 169–170.
  10. Raviathul B.M., Srivastava V.C., Mukhopadhyay N.K. Microstructural characteristics and mechanical properties of carbon nanotube reinforced aluminum alloy composites produced by ball milling // Materials & Design. 2014. Vol. 64. P. 542–549.
  11. Каралин А.Н., Шалунов Е.П., Петров Н.П. Объемный наноструктурный материал на основе алюминия для ортопедии и травматологии // Здравоохранение Чувашии. 2009. № 3. С. 8–12.
  12. Кузьмич Ю.В., Колесникова И.Г., Серба В.И., Фрейдин Б.М. Механическое легирование. М.: Наука, 2005. 213 с.
  13. Zhu X., Zhao Y.G., Wu M., Wang H.Y., Jiang Q.C. Effect of Initial Aluminum Alloy Particle Size on the Damage of Carbon Nanotubes during Ball Milling // Materials. 2016. Vol. 9. № 3. P. 3–18.
  14. Choi H., Shin J., Min B., Park J., Bae D. Reinforcing effects of carbon nanotubes in structural aluminum matrix nanocomposites // Journal of Materials Research. 2011. Vol. 24. P. 2610–2616.
  15. Yang C., Zong Y., Zheng Z., Shan D. Experimental and theoretical investigation on the compressive behavior of aluminum borate whisker reinforced 2024Al composites // Materials Characterization. 2014. Vol. 96. P. 84–92.
  16. Hassan M.T.Z., Esawi A.M.K., Metwalli S. Effect of carbon nanotube damage on the mechanical properties of aluminum-carbon nanotube composites // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 607. P. 215–222.
  17. Yoo S.J., Han S.H., Kim W.J. Strength and strain hardening of aluminum matrix composites with randomly dispersed nanometer-length fragmented carbon nanotubes // Scr. Mater. 2013. Vol. 68. P. 711–714.
  18. Wang L., Choi H., Myoung J.M., Lee W. Mechanical alloying of multi-walled carbon nanotubes and aluminium powders for the preparation of carbon/metal composites // Carbon. 2009. Vol. 47. P. 3427–3433.
  19. Ci L., Ryu Z., Jin P.N.Y., Rühle M. Investigation of the interfacial reaction between multi-walled carbon nanotubes and aluminum // Acta. Mater. 2006. Vol. 54. P. 5367–5375.
  20. Nayan N., Murty S.V.S.N., Sharma S.C., Kumar K.S., Sinha P.P. Calorimetric study on mechanically milled aluminum and multiwall carbon nanotube composites // Materials Characterization. 2011. Vol. 62. P. 1087–1093.
  21. Kukovecz A., Kanyo T., Konya Z., Kiricsi I. Long-time low-impact ballmilling ofmulti-wall carbon nanotubes // Carbon. 2005. Vol. 43. P. 994–1000.
  22. Tucho W.M., Mauroy H., Walmsley J.C., Deledda S., Holmestad R., Hauback B.C. The effects of ball milling intensity on morphology of multiwall carbon nanotubes // Scr. Mater. 2010. Vol. 63. P. 637–640.
  23. Nam H.R., Kim Y.J., Yang S.S., Ahn J.H. Ball-Milling of Graphite and Multi-Wall Carbon Nanotubes // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2014. Vol. 14. P. 9103–9107.
  24. Ягодкин Ю.Д., Добаткин С.В. Применение электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа для определения размеров структурных элементов в нанокристаллических материалах (обзор) // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007. Т. 73. № 1. C. 38–49.
  25. Пущаровский Д.Ю. Рентгенография минералов. М.: Геоинформмак, 2000. 293 с.
  26. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М.: Наука–Физматлит, 2007. 416 с.
  27. Гусев А.И., Курлов А.С. Аттестация нанокристаллических материалов по размеру частиц (зерен) // Металлофизика и новейшие технологии. 2008. Т. 30. № 5. С. 679–694.
  28. Веткасов Н.И., Капустин А.И., Сапунов В.В. Экспериментальное исследование процесса механического легирования алюминия техническим углеродом // Теоретические и практические аспекты развития научной мысли в современном мире: сборник статей Международной научно-практической конференции. В 4 ч. Ч. 2. Уфа: АЭТЕРНА, 2017. С. 18–21.
  29. Кузьмич Ю.В., Фрейдин Б.М., Колесникова И.Г., Серба В.И., Калинников В.Т., Пахомовский Я.А. Механически легированный сплав Al-Ni-Ln // Перспективные материалы. 2008. № 1. C. 39–45.
  30. Hawk J.A., Franck R.E., Wilsdorf H.G.F. Yield Stress as Determined from Hardness Measurements for Mechanically Alloyed Aluminum Base Alloys // Metallurgical Transactions A. 1988. Vol. 19A. P. 2363–2366.
  31. Вол А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем. М.: Физматгиз, 1955. 755 с.
  32. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. M.: Металлургия, 1979. 639 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ,



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах