Использование алюминиевой пудры ПАП-2 для изготовления порошковых композиционных материалов: особенности технологии, структуры и физико-механические свойства композитов Часть 2. Изучение свойств и структуры полученных композитов

Показана возможность армирования слоистой керметной матрицы Al/Al2O3 металлическими ВЗР-волокнами (сталь, титан, алюминий), а также дискретной дюралевой стружкой. Максимальный эффект армирования достигался при использовании титановых и стальных волокон при их содержании соответственно 20 и 10 об.% благодаря реализации нескольких энергоемких механизмов разрушения. Полученные композиты характеризуются следующими свойствами: ρ = 2,30÷ ÷2,85 г/см3, σизг = 180÷250 МПа, K1с = 7,5÷15 МПа·м1/2 и KСU = (18÷35)·103 Дж/м2. Композит «Al/Al2O3 – Скокс. остаток» имеет ρ = 2,21÷2,23 г/см3 при весьма низком коэффициенте трения скольжения – 0,17 (контртело – шарик из стали ШХ- 15 под нагрузкой 1 Н). В композите «Al/Al2O3 – зерна электрокорунда» формируется оксидно-адгезионный тип связи, позволяющий удалять из рабочей шлифзоны отработанные зерна и реализовывать режим самозатачивания. Материал, содержащий каолиновые волокна, является ультралегковесной керамической теплоизоляцией (0,25–0,5 г/см3), λ = 0,07÷ ÷0,2 Вт/(м·К) в интервале 20–1000 °С. Материал, включающий алюмооксидные сферолиты, сочетает достаточно высокую прочность (σизг = 10÷50 МПа) и пористость (42–52 %), при этом отличается повышенной термостойкостью благодаря быстрому устранению температурного градиента на элементах структуры, имеющих микронное сечение.

композит, упрочненный волокнами, металлические волокна, полученные методом высокоскоростного затвердевания расплава (ВЗР-волокна), антифрикционный композиционный материал, абразивный композиционный материал, волокнистая теплоизоляция, термостойкая алюмооксидная керамика

1. Иванов Д.А., Ситников А.И., Иванов А.В., Шляпин С.Д. Использование алюминиевой пудры ПАП-2 для изготовления порошковых композиционных материалов: особенности технологии, структуры и физико-механические свойства композитов. Часть 1. Технологические подходы, обеспечивающие создание композиционных материалов, и применяемые методики для определения их физико-механических свойств // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2015. No. 4. С. 21—27.

2. Kang Yuan-Chang, Chan Sammy Lap-Ip. Tensile properties of nanometric Al2O3 particulate — reinforced aluminum matrix composites // Mater. Chem. Phys. 2004. Vol. 85. P. 438—443.

3. Razavi Hesabi Z., Simch A., Seyed Reihani S.M. Structural evolution during mechanical milling of nanometric and micrometric Al2O3 reinforced Al matrix composites // Mater. Sci. Eng. A. 2006. Vol. 428. P. 159—168.

4. Ozdemir Ismail, Ahrens Sascha, Mu, cklich Silke, Wielage Bernhard. Nanocrystalline Al—Al2O3p and SiCp composites produced by high-energy ball milling // J. Mater. Process. Technol. 2008. Vol. 5. P. 111—118.

5. Poirier Dominique, Drew Robin A.L., Trudeau Michel L., Gauvin Raynald. Fabrication and properties of mechanically milled alumina/aluminium nanocomposites // Mater. Sci. Eng. A. 2010. Vol. 527. P. 7605—7614.

6. Tabandeh Khorshid M., Jenabali Jahromi S.A., Moshksar M.M. Mechanical properties of tri-modal Al matrix composites reinforced by nano- and submicron-sized Al2O3 particulates developed by wet attrition milling and hot extrusion // Mater. Design. 2010. Vol. 31. No. 8. P. 3880—3884.

7. Razavi-Tousi S.S., Yazdani-Rad R., Manafi S.A. Effect of volume fraction and particle size of alumina reinforcement on compaction and densification behavior of Al—Al2O3 nanocomposites // Mater. Sci. Eng. A. 2011. Vol. 528. P. 1105—1110.

8. Mazahery A., Abdizaden H., Baharvandi H.R. Development of high-performance A 356/nano-Al2O3 composites // Mater. Sci. Eng. A. 2009. Vol. 518. P. 61—64.

9. Ali Mazahery, Ostadshabani Mohsen. Investigation on mechanical properties of nano-Al2O3—renforced aluminium matrix composites // J. Composite Mater. 2011. Vol. 45. No. 24. P. 2579—2586.

10. Mula S., Padhi P., Panigrahi S.C., Pabi S.K., Ghosh S. On structure and mechanical properties of ultrasonically cast Al—2%Al2O3 nanocomposite // Mater. Res. Bull. 2009. Vol. 44. P. 154—160.

11. Sajjadi S.A., Ezatpour H.R., M. Torabi Parizi. Coparison of microstructure and mechanical propetrties of A 356 aluminum alloy/Al2O3 composites fabricated by stir and compo-casting processes // Mater. Design. 2012. Vol. 34. P. 106—111.

12. Энгель Л., Клингеле Г. Растровая электронная микроскопия. Разрушение: Справочник / Пер. с нем. М.: Металлургия, 1986.

13. Беляков А.В. Механическая обработка неорганических неметаллических материалов: Учеб. пос. М.: Изд. центр РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2001.

14. Иванов Д.А., Ситников А.И., Шляпин С.Д. Дисперсно-упрочненные, волокнистые и слоистые неорганические композиционные материалы: Учеб. пос. для вузов. М.: МГИУ, 2010.

15. Химическая технология керамики: Учеб. пос. для вузов / Под ред. И.Я. Гузмана. М.: ООО РИФ «Стройматериалы», 2003.

16. Иванов А.Б., Бакунов В.С. Показатели качества и теплофизические свойства огнеупоров. М.: КМС ИВТАН, 1982.

17. Панасюк А.Д., Фоменко В.С., Глебова Г.Г. Стойкость неметаллических материалов в расплавах: Справочник. Киев: Наук. думка, 1986.