Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsionalʹnye pokrytiya

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

МАКРОСТРУКТУРА И ПРОЧНОСТЬ КОМПОЗИТА AL–ZN–SN, ПОЛУЧЕННОГО ЖИДКОФАЗНЫМ СПЕКАНИЕМ СМЕСИ ПОРОШКОВ СПЛАВА AL–ZN И ЧИСТОГО ОЛОВА

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-2-69-75

Полный текст:

Аннотация

Исследованы особенности жидкофазного спекания прессовок из смеси порошков сплава Al–10Zn и олова марки ПО 2, а также влияния его режимов на структуру и прочность формирующегося антифрикционного композита состава (Al–10Zn)– 40Sn. Пористость исходных сырых прессовок варьировалась в интервале 5–18 %. Спекание прессовок проводилось в вакуумной печи при остаточном давлении газов не выше 10–2 МПа. Температура спекания варьировалась в пределах 550– 615 °С и отвечала частичному смачиванию алюминия жидким оловом. Время выдержки образцов при заданной температуре спекания составляло от 30 до 180 мин. Структурные исследования показали, что размер частиц алюминиевой и оловянной фаз увеличивался по мере повышения температуры спекания и времени выдержки. Механические свойства спеченных композитов определялись путем испытания их на сжатие. Испытываемые образцы вырезались из середины спеченных прессовок. Установлено, что образцы из спеченного сплава (Al–10Zn)–40Sn обладают хорошей пластичностью и, вследствие более интенсивного деформационного упрочнения матрицы, при больших степенях осадки демонстрируют более высокую прочность, чем спеченный композит Al–40Sn с чистой алюминиевой матрицей. Обнаружено, что наиболее прочными являются спеченные композиты, полученные из высокоплотных сырых прессовок, подвергнутых предварительной низкотемпературной выдержке. По результатам исследований делается вывод, что метод жидкофазного спекания в указанном интервале температур позволяет получать композиты состава (Al–10Zn)–40Sn со связанным алюминиевым каркасом, эффективно препятствующим локализации деформации в прослойках мягкой оловянной фазы. Оптимальная температура спекания не должна превышать 600 °С.

Об авторах

Н. М. Русин
Институт физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН
Россия

канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник лаборатории физики наноструктурных функциональных материалов,

634055, г. Томск, Академический пр-т, 2/4



А. Л. Скоренцев
Институт физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
Россия

канд. техн. наук, мл. науч. сотрудник лаборатории физики наноструктурных функциональных материалов;

инженер кафедры общей физики, 634050, г. Томск, пр-т Ленина, 30



Список литературы

1. Bushe N.A., Goryacheva I.G., Makhovskaya Yu.Yu. Effect of aluminum alloy composition on self-lubrication of frictional surfaces. Wear. 2003. Vol. 254. P. 1276—1280.

2. Буше Н.А., Двоскина В.А., Раков К.М., Гуляев А.С. Подшипники из алюминиевых сплавов. М.: Транспорт, 1974; Bushe N.A., Dvoskina V.A., Rakov K.M., Gulyaev A.S. Podshipniki iz aluminievykh splavov [Bearings made of aluminum alloys]. Moscow: Transport, 1974.

3. Kostornov A.G., Fushchich O.I. Sintered antifriction materials. Powder Metall. Met. Ceram. 2007. Vol. 46. No. 9-10. P. 503—512.

4. Abed E.J. Study of solidification and mechanical properties of Al—Sn casting alloys. Asian Trans. Eng. 2012. Vol. 2. No. 3. P. 89—98.

5. Harris S.J., McCartney D.G., Horlock A.J., Perrin C. Production of ultrafine microstructures in Al—Sn, Al— Sn—Cu and Al—Sn—Cu—Si alloys for use in tribological applications. Mater. Sci. Forum. 2000. Vol. 331-337. P. 519—526.

6. Tanaka T., Sakamoto M., Yamamoto K., Sato Y., Kato T. Aluminum-based bearing alloy with excellent fatigue resistance and anti-seizure property: Pat. 5162100 (USA). 1992.

7. Hernandez O., Gonzalez G. Microstructural and mechanical behavior of highly deformed Al—Sn alloys. Mater. Charact. 2008. Vol. 59. P. 534—541.

8. Xu K., Wongpreedee K., Russel A.M. Microstructure and strength of a deformation processed Al—20%Sn in situ composites. J. Mater. Sci. 2002. Vol. 37. P. 5209—5214.

9. Liu X., Zeng M.Q., Ma Y., Zhu M. Wear behavior of Al— Sn alloys with different distribution of Sn dispersoids manipulated by mechanical alloying. Wear. 2008. Vol. 265. P. 1857—1863.

10. Kim K.H., Slazhniev M.A., Kim S.W., Sim H.S., Euh K. Study of controlled segregation of Al—Sn alloys for bearings. In: Proc. 8-th Int. Conf. on Electromagnetic processing of materials (EPM2015) (Cannes, France, 2015). https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01334926.

11. Nassar A., Taha A.S., Labeeb A., Gouda S.A. Structure and properties of the Al—Sn—Cu bearing alloy under different cold rolling conditions. J. Mater. Sci. Eng. 2015. Vol. 5. No. 7-8. P. 298—304. DOI: 10.17265/2161-6221/2015. 7-8.007.

12. Figueroa C.G., Ortega I., Jacobo V.H., Ortiz A., Bravo A.E., Schouwenaars R. Microstructures of tribologically mo dified surface layers in two-phase alloys. IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng. 2014. Vol. 63. P. 012018. DOI: 10.1088/1757-899X/63/1/012018.

13. Dhokey N.B., Athavale V.A., Narkhede N., Kamble M. Influence of mixing technique on sintering response of binary aluminium alloy powders. Adv. Mat. Lett. 2013. Vol. 4 (2). P. 164—168. DOI: 10.5185/amlett.2012. 6369.

14. Zhiming W., Hoaran G., Guorong Z., Zhongquan G., Xinying T. Temperature-induced anomalous structural changes of Al—12wt.%Sn—4wt.%Si melt and its influence on as-cast structure. China Foundry. 2010. Vol. 7. No. 2. P. 138—142.

15. Straumal B., Molodov D., Gust W. Grain boundary wetting phase transitions in the Al—Sn and Al—Sn—Pb systems. Mater. Sci. Forum. 1996. Vol. 207—209. P. 437—440.

16. Evans E.B., McCormick M.A., Kennedy S.L., Erb U. The effect of inclusion size on grain boundary wetting in A1— Sn alloys. Appl. Phys. 1987. Vol. A 42. P. 269—272.

17. Русин Н.М., Иванов К.В. Особенности пластического течения порошкового сплава Al—40Sn при экструзии. Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2011. No. 2. С. 48— 54; Rusin N.M., Ivanov K.V. Osobennosti plasticheskogo techeniya poroshkovogo splava Al—40Sn pri ekstruzii [Features of plastic flow of Al—40Sn powder alloy during extrusion]. Izv. vuzov. Tsvet. metallurgiya. 2011. No. 2. P. 48—54.

18. Rusin N.M., Skorentsev A.L., Kolubaev E.A. Structure and tribotechnical properties of Al—Sn alloys prepared by the method of liquid-phase sintering. Adv. Mater. Res. 2014. Vol. 1040. P. 166—170.

19. Русин Н.М., Скоренцев А.Л. Способ получения износостойкого антифрикционного самосмазывающегося сплава: Пат. 2492964 (РФ). 2013; Rusin N.M., Skorentsev A.L. Sposob polucheniya iznosostoikogo antifriktsionnogo samosmazyvayushchegosya splava [Method of obtaining the wear-resistant antifriction selflubricating alloy]: Pat. 2492964 (RF). 2013.

20. Harris S.J., McCartney D.G., Horlock A.J., Porrin C. Production of ultrafine microstructure in Al—Sn, Al— Sn—Cu and Al—Sn—Cu—Si alloys for use in tribological application. Mater. Sci. Forum. 2000. Vol. 331-337. P. 519—526.

21. Kotadia H.R., Patel J.B., Fan Z., Doernberg E., SchmidFetzer R. Solidification and processing of aluminum based immiscible alloys. In: Aluminium alloys: Fabrications, characterization and applications II. TMS. 2009. P. 81—86.

22. Гопиенко В.Г., Черепанов В.П., Галанов А.И., Петрович С.Ю., Липухин Е.А., Буров В.П., Мананников Н.В. Установка для получения металлических порошков распылением расплавов: Пат. 2229960 (РФ). 2004; Gopienko V.G., Cherepanov V.P, Galanov A.I., Petrovich S.Yu, Lipukhin E.A., Burov V.P., Manannikov N.V. Ustanovka dlya polucheniya metallicheskikh poroshkov raspyleniem rasplavov [Device for the production of metal powders by spraying melts]: Pat. 2229960 (RF). 2004.


Для цитирования:


Русин Н.М., Скоренцев А.Л. МАКРОСТРУКТУРА И ПРОЧНОСТЬ КОМПОЗИТА AL–ZN–SN, ПОЛУЧЕННОГО ЖИДКОФАЗНЫМ СПЕКАНИЕМ СМЕСИ ПОРОШКОВ СПЛАВА AL–ZN И ЧИСТОГО ОЛОВА. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsionalʹnye pokrytiya. 2018;(2):69-75. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-2-69-75

For citation:


Rusin N.M., Skorentsev A.L. MACROSTRUCTURE AND STRENGTH OF AL–ZN–SN COMPOSITE PRODUCED BY LIQUID PHASE SINTERING OF AL–ZN ALLOY AND PURE TIN POWDER MIXTURE. Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional’nye Pokrytiya (Universitiesʹ Proceedings. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings). 2018;(2):69-75. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-2-69-75

Просмотров: 125


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)