Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез наноструктурных композиционных сплавов (Al–2%Mn)–10%TiC и (Al–5%Cu–2%Mn)–10%TiC при легировании порошковым марганцем

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-3-30-40

Полный текст:

Аннотация

Исследовано влияние легирования порошковым марганцем на процесс получения наноструктурных композиционных сплавов (Al–2%Mn)–10%TiC и (Al–5%Cu–2%Mn)–10%TiC с применением метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (CВC) наночастиц карбида титана TiC из шихты Ti + C в расплаве матричных сплавов. Предварительно в матричные основы Al и Al–5%Cu композиционных сплавов вводился порошковый металлический марганец в количестве 2 мас.%. Это позволило повысить прочность на растяжение алюминиевой основы с 81 МПа (для исходного алюминия марки А7) до 136 МПа, а алюминиево-медной основы – до 169 МПа. Выявлено, что при легировании алюминия только марганцем реакция СВС протекает слабо и не до конца, а размер карбидной фазы в сплаве (Al–2%Mn)–10%TiC варьируется от наноуровня до нескольких микрометров. При добавлении в СВС-шихту 10 % галоидной соли Na2TiF6 процесс СВС интенсифицируется, но полученный сплав содержит значительное количество пор, включений непрореагировавшей шихты и крупных агломератов из керамических наноразмерных частиц TiC. В случаях использования СВС-шихт Ti + C и Ti + C + + 10%Na2TiF6 и совместном легировании матричного алюминия медью и марганцем были получены похожие результаты, отличающиеся большей равномерностью распределения нанодисперсной фазы TiC. Наилучшие результаты были достигнуты при уменьшении добавки соли Na2TiF6 до 5 % от массы шихты, что способствовало более спокойному и полному прохождению синтеза преимущественно наноразмерных частиц TiC и формированию беспористой равномерной микроструктуры композиционного сплава (Al–5%Cu–2%Mn)–10%TiC с пределом прочности на растяжение 213 МПа и относительным удлинением 6,6 %.

Об авторах

А. Р. Луц
Самарский государственный технический университет
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения и товарной экспертизы (МиТЭ) СамГТУ.

443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244



А. П. Амосов
Самарский государственный технический университет
Россия

Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой металловедения, порошковой металлургии, наноматериалов (МПМН) СамГТУ.

443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244



Е. И. Латухин
Самарский государственный технический университет
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры МПМН СамГТУ.

443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244



А. Д. Рыбаков
Самарский государственный технический университет
Россия

Аспирант кафедры МПМН СамГТУ.

443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244, тел. (846) 242-28-89



В. А. Новиков
Самарский государственный технический университет
Россия

Аспирант кафедры МПМН СамГТУ.

443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244



С. И. Шипилов
Самарский государственный технический университет
Россия

Аспирант кафедры МПМН СамГТУ.

443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244



Список литературы

1. Kainer K.U. Metal matrix composites. Weinheim: Verlag GmbH & Co. KGaA, 2006.

2. Rana R.S., Purohit R., Das S. Review of recent studies in Al matrix composites // Int. J. Sci. Eng. Res. 2012. Vol. 3. No. 6. P. 1—16.

3. Курдюмов А.В., Пикунов М.В., Чурсин В.М., Бибиков В.Л. Производство отливок из сплавов цветных металлов. Изд. 2-е. М.: МИСиС, 1996.

4. Михеев Р.С., Чернышова Т.А. Дискретно армированные композиционные материалы системы Al—TiC // Загот. пр-ва в машиностр. 2008. No. 11. С. 44—53.

5. Jerome S., Ravisankar B., Mahato P.K., Natarajan S. Synthesis and evaluation of mechanical and high temperature tribological properties of in-situ Al—TiC composites // Tribology Int. 2010. Vol. 43. No. 11. Р. 2029—2036.

6. Kim S.H., Cho Y.H., Lee J.M. Particle distribution and hot workability of in situ synthesized Al—TiC composite // Metal. Mater. Trans. 2014. Vol. 45. No. 6. Р. 2873—2884.

7. Tjong S. Ch. Novel nanoparticle-reinforced metal matrix composites with enhanced mechanical properties // Adv. Eng. Mater. 2007. Vol. 9. No. 8. Р. 639—652.

8. Camargo P.H.C., Satyanarayana K. G., Wypych F. Nanocomposites: synthesis, structure, properties and new application opportunities // Mat. Res. 2009. Vol. 12. No. 1. Р. 1—39.

9. Крушенко Г.Роль частиц нанопорошков при формировании структуры алюминиевых сплавов // Металлургия машиностроения. 2011. No. 1. С. 20—24.

10. Casati R., Vedani M. Metal matrix composites reinforced by nano-particles: А Review // Metals. 2014. No. 4. P. 65—83.

11. Fallahdoost H., Nouri A., Azimi A. Dual functions of TiC nanoparticles on tribological performance of Al/ grafite composites // J. Phys. Chem. Sol. 2016. Vol. 93. P. 137—144.

12. Azimi A., Shokuhfar A., Nejadseyfi O. Optimizing consolidation behavior of Al 7068—TiC nanocomposites using taguchi statistical analysis // Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2015. Vol. 25. P. 2499—2508.

13. Прусов Е.С., Панфилов В.А., Кечин В.А. Роль порошковых прекурсоров при получении композиционных сплавов жидкофазными методами // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2016. No. 2. С. 47—58.

14. Прусов Е.С., Панфилов В.А., Кечин В.А. Влияние условий плавки и литья алюмоматричных нанокомпозитов на структуру литых заготовок // Литейщик России. 2017. No. 4. С. 10—15.

15. Амосов А.П., Никитин В.И., Никитин К.В., Рязанов С.А. Научно-технические основы применения процессов СВС для создания литых алюмоматричных композиционных сплавов, дискретно армированных наноразмерными керамическими частицами // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2013. No. 8. С. 3—10.

16. Амосов А.П., Луц А.Р., Латухин Е.И., Ермошкин А.А. Применение процессов CВC для получения in situ алюмоматричных композиционных материалов, дискретно армированных наноразмерными частицами карбида титана: Обзор // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2016. No. 1. С. 39—49.

17. Rai R.N., Prasado Rao A.K., Dutta G.L., Chakraborty M. Forming behavior of Al—TiC in-situ composites // Mater. Sci. Forum. 2013. Vol. 765. P. 418—422.

18. Dongshuai Zhou, Feng Qiun, Qichuan Jiang. The nanosized TiC particle reinforced Al—Cu matrix composite with superior tensile ductility // Mater. Sci. Eng. 2015. Vol. 622A. Р. 189—193.

19. Prosviryakov A.S., Shcherbachev K.D., Tabachkova N.Yu. Microstructural characterization of mechanically alloyed Al—Cu—Mn alloy with zirconium // Mater. Sci. Eng. 2015. Vol. 623A. Р. 109—113.

20. Белов Н.А. Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов. М.: МИСиС, 2010.

21. Cho Y.H., Lee J.M., Kim S.H. Composites fabricated by a thermally activated reaction process in an al melt using Al—Ti—C—CuO powder mixtures: Pt. I: Microstructural evolution and reaction mechanism // Metal. Mater. Trans. 2014. Vol. 45A. P. 5667—5678.

22. Cho Y.H., Lee J.M., Kim S.H. Al—TiC Composites fabricated by a thermally activated reaction process in an Al melt using Al—Ti—C—CuO powder mixtures: Pt. II. Microstructure control and mechanical properties // Metal. Mater. Trans. 2015. Vol. 46A. P. 1374—1384.

23. Луц А.Р., Амосов А.П., Латухин Е.И., Ермошкин А.А. Армирование сплава Al—5%Cu наночастицами карбида титана методом CВC в расплаве // Изв. CНЦ РАН. 2017. No. 1(3). С. 529—536.

24. Квасов Ф.И., Фридляндер И.Н. Алюминиевые сплавы типа дуралюмин М.: Металлургия, 1984.

25. Луц А.Р., Макаренко А.Самораспространяющийся высокотемпературный синтез алюминиевых сплавов. М.: Машиностроение, 2008.


Для цитирования:


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. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2018;(3):30-40. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-3-30-40

For citation:


Luts A.R., Amosov A.P., Latukhin E.I., Rybakov A.D., Novikov V.A., Shipilov S.I. Self-propagating high-temperature synthesis of (Al–2%Mn)–10%TiC and (Al–5%Cu–2%Mn)–10%TiC nanostructured composite alloys when doped with manganese powder. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2018;(3):30-40. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-3-30-40

Просмотров: 146


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