Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Структура, физические и механические свойства алюмоматричных композитов, упрочненных карбидными частицами

С. В. Гладковский, С. В. Петрова, Т. С. Черкасова, А. М. Пацелов

Аннотация


Исследованы физические, механические свойства и микроструктура полученных горячим прессованием алюмоматричных композитов с различным содержанием упрочняющих частиц B4C и SiC. Проведены испытания композитов на сжатие, рентгеноструктурный, металлографический и фрактографический анализы. Определены показатели кажущейся плотности, открытой пористости и микротвердость порошковых материалов. Показано, что наибольшим сопротивлением пластической деформации при сжатии и микротвердостью обладает композит Al + 12,5 % В4С + 12,5 % SiC. При этом высокая дисперсность частиц В4С обеспечивает наибольшую фрагментацию зеренной структуры твердого раствора алюминия.

Ключевые слова


алюмоматричные композиты; горячее прессование; дисперсные частицы; физические свойства; механические свойства; структура; кривые деформирования.

Полный текст:

PDF

Литература


Хамза М., Мондал С. Влияние армирования керамическими микрочастицами на структуру и свойства композитов с алюминиевой матрицей // МиТОМ. 2022. № 3. С. 30 – 33.

Zhang X., Chen Y., Hu J. Recent advances in the development of aerospace materials // Progress in Aerospace Sciences. 2018. V. 97. P. 22 – 34.

Рудской А. И., Волков К. Н., Соколов Ю. А., Кондратьев С. Ю. Цифровые производственные системы: технологии, моделирование, оптимизация. Санкт-Петербург: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2020. 828 с.

Prater T. Friction stir welding of metal matrix composites for use in aerospace structures // Acta Astronautica. 2014. V. 93. P. 366 – 373.

Портной К. И., Салибеков С. Е., Светлов И. Л., Чубаров В. М. Структура и свойства композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1979. 255 с.

Pugacheva N. B., Michurov N. S., Bykova T. M. The structure and properties of the 30Al – 70SiC metal matrix composite material [Electronic resource] // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2015. Is. 6. P. 6 – 18.

Alizadeh M., Ghaffari M., Akbari beni H., Amini R. Properties of high specific strength Al – 4 wt.% Al2O3 /B4C nano-composite produced by accumulative roll bonding process // Materials and Design. 2013. V. 50. P. 427 – 432.

Дорофеева В. Ю., Егорова С. Н. Межчастичное сращивание при формировании порошковых горячедеформированных материалов. М.: ЗАО Металлургиздат, 2003. 152 с.

Li Y. Z., Wang Q. Z., Wang W. G. et al. Effect of interfacial reaction on age-hardening ability of B4C/6061 Al composites // Materials Science & Engineering. 2015. V. 620. P. 445 – 453.

Li Y. Z., Wang Q. Z., Wang W. G. et al. Interfacial reaction mechanism between matrix and reinforcement in B4C/6061 Al composites // Materials Chemistry and Physics. 2015. V. 154. P. 107 – 117.

Mo Z., Liu Y., Geng J., Wang T. The effects of temperatures on microstructure evolution and mechanical properties of B4C – AA2024 composite strips prepared by semi-solid powder rolling // Materials Science & Engineering. 2016. V. 652. P. 305 – 314.

Dipti K. D., Puma C. M., Saranjit S., Ratish K. T. Properties of ceramics reinforced aluminium matrix composites (review) // International Journal of Mechanical and Materials Engineering. 2014. V. 12. P. 1 – 16.

Onoro J., Salvador M. D., Cambronero L. E. G. High-temperature mechanical properties of aluminium alloys reinforced with boron carbide particles // Materials Science and Engineering. 2009. V. 499, Is. 1 – 2. P. 421 – 426.

Cambronero L. E. G., Sбnchez E., Ruiz-Roman J. M., Ruiz-Prieto J. M. Mechanical characterisation of AA7015 aluminium alloy reinforced with ceramics // Journal of Materials Processing Technology. 2003. V. 143 – 144. P. 378 – 383.

Рудской А. И., Волков К. Н., Кондратьев С. Ю., Соколов Ю. А. Физические процессы и технологии получения металлических порошков из расплава. Cанкт-Петербург: Изд-во Политехн. ун-та, 2018. 610 с.

Topcu I., Gulsoy H. O., Kadioglu N., Gulluoglu A. N. Processing and mechanical properties of B4C reinforced Al matrix composites // Journal of Alloys and Compounds. 2009. V. 482, Is. 1 – 2. P. 516 – 521.

Mohanty R. M., Balasubramanian K., Seshadri S. K. Boron carbide — reinforced alumnium 1100 matrix composites: Fabrication and properties // Materials Science and Engineering. 2008. V. 498, Is. 1 – 2. P. 42 – 52.

Gladkovsky S. V., Kuteneva S. V., Dvoynikov D. A., Veselova V. E. Parametrization of powder for Al/B4C metal matrix composites using the static image analysis method // AIP Conference Proceedings. 2018. V. 2053 – 040026. P. 1 – 5.

Соколов Ю. А., Павлушин Н. В., Кондратьев С. Ю. Новые аддитивные технологии с использованием пучка ионов // Вестник машиностроения. 2016. № 9. С. 72 – 76. (Sokolov Yu. A., Pavlushin N. V., and Kondrat’ev S. Yu. New additive technologies based on ion beams // Russian Engineering Research. 2016. V. 36, Is. 12. P. 1012 – 1016.)

Рудской А. И., Кондратьев С. Ю., Соколов Ю. А. Новый подход к синтезу порошковых и композиционных материалов электронным лучом. Часть 1. Технологические особенности процесса // МиТОМ. 2016. № 1(727). С. 30 – 35. (Rudskoy A. I., Kondrat’ev S. Yu., Sokolov Yu. A. New approach to synthesis of powder and composite materials by electron beam. Part 1. Technological features of the process // Metal Science and Heat Treatment. 2016. V. 58, Is. 1 – 2. P. 27 – 32.)

Крючков Д. И., Нестеренко А. В. Обзор экспериментальных исследований деформационного поведения алюмоматричных композиционных материалов, дискретно упрочненных карбидом кремния, в состоянии высокотемпературной сверхпластичности и при ползучести // Обработка металлов (технология. оборудование. инструменты). 2020. Т. 22, № 2. С. 130 – 157.

Zan Y. N., Zhou Y. T., Liu Z. Y. et al. Microstructure and mechanical properties of (B4C + Al2O3 )/Al composites designed for neutron absorbing materials with both structural and functional usages // Materials Science & Engineering. 2020. V. 773. P. 1 – 9.

Chen H. S., Wang W. X., Li Y. L. et al. The design, microstructure and tensile properties of B4C particulate reinforced 6061Al neutron absorber composites // Journal of Alloys and Compounds. 2015. V. 632. P. 23 – 29.

Kim H. W., Koh Y. H., Kim H. E. Reaction sintering and mechanical properties of B4C with addition of ZrO2 // Journal of Materials Research. 2000. V. 15. P. 2431 – 2436.

Губенко С. И. Роль межфазовых границ включение – матрица стали в развитии релаксационных процессов вблизи неметаллических включений // МиТОМ. 2020. № 5(779). С. 3 – 10.

Li Y. L., Wang W. X., Zhou J., Chen H. S. Hot deformation behaviors and processing maps of B4C/Al6061 neutron absorber composites // Materials Characterization. 2017. V. 124. P. 107 – 116.

Chen H. S., Wang W. X., Li Y. L. et al. The design, microstructure and mechanical properties of B4C/Al6061 neutron absorber composites fabricated by SPS // Materials and Design. 2016. V. 94. P. 360 – 367.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2023.1.55-62

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024