Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Влияние старения T6 и T6I4 на микроструктуру и свойства при сжатии алюминиевых композитов, армированных SiCw методом литья под давлением

Tao Wei, Xiaojing Xu, Bin Zhang, Guoning Bao, Lele Liu, Shuaidi Li, Jianming Wu

Аннотация


Исследовано влияние старения на микроструктуру и свойства при сжатии композитов с металлической алюминиевой матрицей на основе сплава серии 7ххх (Al – 12,44 Zn – 3,22 Mg – 1,13 Cu – 0,19 Zr – 0,12 Sr), армированного нитевидными кристаллами SiCw методом литья под давлением. Проведено старение по четырем различным режимам: T6-1, Т6-2, Т6I4-1, Т6I4-2. Осуществлен микроструктурный анализ с помощью световой микроскопии, сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифракции. Определены твердость по Виккерсу и механические характеристики при испытаниях на сжатие при комнатной температуре. Установлено, что старение по всем исследованным режимам повышает твердость композитов, величина которой составляет после старения 325, 278, 306 и 346 HV у сплавов T6-1, Т6-2, Т6I4-1 и Т6I4-2 соответственно. Наиболее высокий комплекс механических свойств композита при испытаниях на сжатие достигается после старения T6-2. В этом случае предел прочности и относительное сжатие составляют 747 МПа и 7 % соответственно, а максимальное дислокационное упрочнение — 86,89 МПа.

Ключевые слова


алюминиевый металломатричный композит; старение; микроструктура; механические свойства

Полный текст:

PDF

Литература


Bhoi N. K., Singh D. H., Pratap S. Developments in the aluminum metal matrix composites reinforced by micro/nano particles — A review // J. Compos. Mater. 2020. V. 54. P. 813 – 833. DOI: 10.1177/0021998319865307

Kim C. S., Cho K., Manjili M. H. et al. Mechanical performance of particulate-reinforced Al metal-matrix composites (MMCs) and Al metal-matrix nano-composites (MMNCs) // J. Mater. Sci. 2017. V. 52. P. 13319 – 13349. DOI: 10.1007/s10853-017-1378-x

Samal P. V., Undavilli P. R., Meher A. et al. Recent progress in aluminum metal matrix composites: A review on processing, mechanical and wear properties // J. Manuf. Process. 2020. V. 59. P. 131 – 152. DOI: 10.1016/j.jmapro.2020.09.010

Mondal D. P., Basu K., Narayan S. P. et al. Effect of processing history and aging temperature on age-hardening kinetics of 2014-Al alloy-SiC whisker composite // J. Mater. Sci. Lett. 2000. V. 19. P. 1189 – 1191. DOI: 10.1023/A:1006775613501

Abarghouie S., Reihani S. Aging behavior of a 2024 Al alloy – SiCp composite // Mater. Des. 2010. V. 31, Is. 5. P. 2368 – 2374. DOI: 10.1016/j.matdes.2009.11.063

Кондратьев С. Ю., Швецов О. В. Влияние высокотемпературных нагревов на структуру и свойства алюминиевых сплавов при изготовлении бурильных труб // МиТОМ. 2013. № 4(694). С. 24 – 30. (Kondrat’ev S. Yu., Shvetsov O. V. Effect of high-temperature heating on the structure and properties of aluminum alloys in the production of drill pipes // Met. Sci. Heat Treat. 2013. V. 55, No. 3 – 4. P. 191 – 196.) DOI: 10.1007/s11041-013-9604-x

Кондратьев С. Ю., Зотов О. Г., Швецов О. В. Структурная стабильность и изменение свойств алюминиевых сплавов Д16 и 1953 в процессе изготовления и эксплуатации бурильных труб // МиТОМ. 2013. № 10(700). С. 15 – 21. (Kondrat’ev S. Yu., Zotov O. G., Shvetsov O. V. Structural stability and variation of properties of aluminum alloys D16 and 1953 in production and operation of drill pipes // Met. Sci. Heat Treat. 2014. V. 55, No. 9 – 10. P. 526 – 532.) DOI: 10.1007/s11041-014-9665-5

Guo J., Yuan X. The aging behavior of SiC/Gr/6013Al composite in T4 and T6 treatments // Mater. Sci. Eng. A. 2009. V. 499, Is. 1. P. 212 – 214. DOI: 10.1016/j.msea.2007.11.142

Rong C., Iwabuchi A., Shimizu T. The effect of a T6 heat treatment on the fretting wear of a SiC particle-reinforced A356 aluminum alloy matrix composite // Wear. 2000. V. 238. P. 110 – 119. DOI: 10.1016/S0043-1648(99)00328-2

Flanagan S., Main J., Lynch P. et al. A mechanical evaluation of an overaged aluminum metal-matrix-composite (2009 Al/SiC/15p MMC) // Procedia Manuf. 2019. V. 34. P. 58 – 64. DOI: 10.1016/j.promfg.2019.06.117

Lumley R. N., Polmear I. J., Morton A. J. Heat treatment of age-hardenable aluminum alloys. Patent 7,025,839, USA. 2006.

Buha J., Lumley R. N., Crosky A. G. et al. Secondary precipitation in an Al – Mg – Si – Cu alloy // Acta Mater. 2007. V. 55. P. 3015 – 3024. DOI: 10.1016/j.actamat.2007.01.006

Marceau R. K. W., Sha G., Lumley R. N., Ringer S. P. Evolution of soliute clustering in Al – Cu – Mg alloys during secondary aging // Acta Mater. 201. V. 58. P. 1795 – 1805. DOI: 10.1016/j.actamat.2009.11.021

Li G. R., Cheng J. F., Wang H. M. et al. The influence of cryogenic-aging circular treatment on the microstructure and properties of aluminum matrix composites // J. Alloys Compd. 2016. V. 695. P. 1930 – 1945. DOI: 10.1016/ j.jallcom. 2016.11.028

Zhang D. I., Zhang G. D., Li Z. Q. The current state and trend of metal matrix composites // Materials China. 2010. V. 29, Is. 4. P. 1 – 7.

Jayashree P. K., Gowri S., Sharma S. et al. The effect of SiC content in aluminum-based metal matrix composites on the microstructure and mechanical properties of welded joints // J. Mater. Res. Technol. 2021. V. 12. P. 2325 – 2339. DOI: 10.1016/j.jmrt.2021.04.015

Wang Z., Li S., Wang M. et al. Effect of SiC whiskers on microstructure and mechanical properties of the MoSi2 – SiCw composites // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2013. V. 41. P. 489 – 494. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2013.06.007

Fei W. D., Liu Q. Y., Yao C. K. Accelerating effect of whiskers on the ageing process of SiCw /Al composite // J. Mater. Sci. Lett. 1996. V. 15. P. 831 – 834. DOI: 10.1007/BF00592700

Wu Hu, Qi Zengqi, Cui Qingyan, Zhou Jian. Research on turning process of SiC particle reinforced aluminum matrix composite brake disc // Locomotive & Rolling Stock Technology. 2021. V. 06. P. 20 – 22. DOI: 10.14032/j.issn. 1007-6034. 2021.06.007

Youssef K. M., Scattergood R. O., Murty K. L., Koch C. C. Nanocrystalline Al – Mg alloy with uitra-high strength and good ductility // Scr. Mater. 2006. V. 54. P. 251 – 256. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2005.09.028

Zhao Y. H., Liao X. Z., Jin Z. et al. Microstructures and mechanical properties of ultrafine grained 7075 Al alloy processed by ECAP and their evolutions during annealing // Acta Mater. 2004. V. 52, Is. 15. P. 4589 – 4599. DOI: 10.1016/ j.actamat.2004.06.017

Luo P., Mcdonald D. T., Xu W. et al. A modified Hall–Petch relationship in ultrafine-grained titanium recycled from chips by equal channel angular pressing // Scr. Mater. 2012. V. 66, Is. 10. P. 785 – 788. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2012.02.008




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2023.12.49-58

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024