Влияние термической обработки на свойства композиционных материалов АМг2–10%TiC и АМг6–10%TiC, полученных методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
- Авторы: Шерина Ю.В.1, Луц А.Р.1
-
Учреждения:
- Самарский государственный технический университет
- Выпуск: № 1 (2024)
- Страницы: 105-112
- Раздел: Статьи
- URL: https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/912
- DOI: https://doi.org/10.18323/2782-4039-2024-1-67-10
- ID: 912
Цитировать
Аннотация
Дисперсно-упрочненные композиционные материалы относятся к группе перспективных конструкционных материалов, отличающихся разнообразным сочетанием свойств. В работе рассмотрены примеры создания и термической обработки композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов, упрочненных дисперсной фазой карбида титана, для которой характерны высокая твердость, модуль упругости и хорошая смачиваемость расплавом. В настоящее время наиболее доступным, недорогим и эффективным способом получения этих материалов является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). Обоснована целесообразность и показан собственный успешный опыт формирования в составе промышленных сплавов АМг2 и АМг6 дисперсной фазы карбида титана с размером частиц от 130 нм в количестве до 10 мас. % методом СВС, что позволяет увеличить твердость сплавов. Проведение после синтеза дополнительного нагрева образцов АМг2–10%TiC и АМг6–10%TiC также способствует последующему повышению твердости. Представленный в статье комплекс исследований физических, механических и эксплуатационных характеристик выполнен с целью сравнения свойств матричных сплавов в нагартованном состоянии и образцов композиционных материалов до и после нагрева. Результаты испытаний показали, что проведение термической обработки способствует снижению пористости композитов и значительному повышению их твердости и микротвердости. Наблюдается также незначительное снижение прочности на сжатие при существенном повышении износостойкости. Установлено, что композиционные материалы характеризуются высокой коррозионной стойкостью к углекислотной и сероводородной коррозии, соответствующей уровню матричных сплавов. Полученные результаты позволяют рекомендовать разработанные материалы для изготовления деталей шатунно-поршневой группы, подшипников и других износостойких деталей узлов трения.
Об авторах
Юлия Владимировна Шерина
Самарский государственный технический университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: yulya.makhonina.97@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-5451-7107
аспирант кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы»
Россия, 443100, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244Альфия Расимовна Луц
Самарский государственный технический университет
Email: alya_luts@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7889-9931
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы»
Россия, 443100, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244Список литературы
- Панфилов А.А., Прусов Е.С., Кечин В.А. Проблемы и перспективы развития производства и применения алюмоматричных композиционных сплавов // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2013. № 2. С. 210–217. EDN: QZLYCV.
- Михеев Р.С., Чернышова Т.А. Алюмоматричные композиционные материалы с карбидным упрочнением для решения задач новой техники. М.: Маска, 2013. 356 с.
- Pandey U., Purohit R., Agarwal P., Dhakad S.K., Rana R.S. Effect of TiC particles on the mechanical properties of aluminium alloy metal matrix composites (MMCs) // Materials Today: Proceedings. 2017. Vol. 4. № 4-D. P. 5452–5460. doi: 10.1016/j.matpr.2017.05.057.
- Zhou D., Qiu F., Jiang Q. The nano-sized TiC particle reinforced Al–Cu matrix composite with superior tensile ductility // Materials Science and Engineering: A. 2015. Vol. 622. P. 189–193. doi: 10.1016/j.msea.2014.11.006.
- Nath H., Amosov A.P. SHS amidst other new processes for in-situ synthesis of Al-matrix composites: A review // International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 2016. Vol. 25. P. 50–58. doi: 10.3103/S106138621601009X.
- Pramod S.L., Bakshi S.R., Murty B.S. Aluminum-based cast in situ composites: A Review // Journal of Materials Engineering and Performance. 2015. Vol. 24. № 6. P. 2185–2207. doi: 10.1007/s11665-015-1424-2.
- Chaubey A.K., Prashanth K.G., Ray N., Wang Z. Study on in-situ synthesis of Al–TiC composite by self – propagating high temperature synthesis process // MSAIJ. 2015. Vol. 12. № 12. P. 454–461.
- Амосов А.П., Луц А.Р., Рыбаков А.Д., Латухин Е.И. Применение различных порошковых форм углерода для армирования алюмоматричных композиционных материалов углеродом и карбидом титана (обзор) // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2020. № 4. С. 44–64. doi: 10.17073/0021-3438-2020-4-44-64.
- Луц А.Р., Амосов А.П., Латухин Е.И., Рыбаков А.Д., Новиков В.А., Шипилов С.И. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез наноструктурных композиционных сплавов (Al–2%Mn)–10%TiC и (Al–5%Cu–2%Mn)–10%TiC при легировании порошковым марганцем // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2018. № 3. С. 30–40. doi: 10.17073/1997-308X-2018-3-30-40.
- Wang L., Qiu F., Zhao Q., Wang H., Jiang Q. Simultaneously increasing the elevated-temperature tensile strength and plasticity of in situ nano-sized TiCx/Al–Cu–Mg composites // Materials Characterization. 2017. Vol. 125. P. 7–12. doi: 10.1016/j.matchar.2017.01.013.
- Kumar A., Mahapatra M.M., Jha P.K. Fabrication and Characterizations of Mechanical Properties of Al–4.5%Cu/10TiC Composite by In-Situ Method // Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering. 2012. Vol. 11. № 11. Р. 1075–1080. doi: 10.4236/jmmce.2012.1111113.
- Aziz M.A., Mahmoud T.S., Zaki Z.I., Gaafer A.M. Heat Treatment and Wear Characteristics of Al2O3 and TiC Particulate Reinforced AA6063 Al // Journal of Tribology. 2006. Vol. 128. P. 891–895. doi: 10.1115/1.2345416.
- Курганова Ю.А., Колмаков А.Г., Чэнь И., Курганов С.В. Исследование механических свойств перспективных алюмоматричных композиционных материалов, армированных SiC и Al2O3 // Материаловедение. 2021. № 6. С. 34–38. doi: 10.31044/1684-579X-2021-0-6-34-38.
- Bhoi N.K., Singh H., Pratap S. Developments in the aluminum metal matrix composites reinforced by micro/nano particles – a review // Journal of Composite Materials. 2020. Vol. 54. № 6. P. 813–833. doi: 10.1177/0021998319865307.
- Белов Н.А. Фазовый состав алюминиевых сплавов. М.: МИСИС, 2009. 389 с.
- Wang H., Geng H., Zhou D., Niitsu K., Muransky O., Zhang D. Multiple strengthening mechanisms in high strength ultrafine-grained Al–Mg alloys // Materials Science and Engineering A. 2020. Vol. 771. Article number 138613. doi: 10.1016/j.msea.2019.138613.
- Шерина Ю.В., Луц А.Р., Кичаев П.Е., Богатов М.В., Амосов А.П. Влияние армирования высокодисперсной фазой карбида титана и последующей термической обработки на структуру и свойства сплава АМг6 // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2023. № 5. С. 15–21. doi: 10.30987/2223-4608-2023-15-21.
- Михеев Р.С. Инновационные пути в создании антифрикционных композиционных покрытий на основе цветных сплавов с повышенными триботехническими свойствами // Заготовительные производства в машиностроении. 2018. Т. 16. № 5. С. 204–210. EDN: UOVQQM.
- Rao V.R., Ramanaiah N., Sarcar M.M. Mechanical and tribological properties of AA7075-TiC metal matrix composites under heat treatment (T6) and cast conditions // Journal of Materials Research and Technology. 2016. Vol. 5. № 4. P. 377–383. doi: 10.1016/j.jmrt.2016.03.011.
- Alaneme K.K., Olubambi P. Corrosion and wear behaviour of rice husk ash–Alumina reinforced Al–Mg–Si alloy matrix hybrid composites // Journal of Materials Research and Technology. 2013. Vol. 2. № 2. P. 188–194. doi: 10.1016/j.jmrt.2013.02.005.