Preview

Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Наноструктурированные деформационно-упрочняемые алюминий-магниевые сплавы, модифицированные фуллереном C60, полученные методом порошковой металлургии Часть 2. Влияние концентрации магния на физико-механические свойства

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-4-76-84

Полный текст:

Аннотация

Настоящая работа является продолжением исследований влияния магния на структурно-фазовый состав и физико-механические свойства наноструктурированных деформационно-упрочняемых алюминий-магниевых сплавов, модифицированных фуллереном C60 [1]. Полученные ранее механолегированные порошки композитов [1] были консолидированы методом прямой горячей экструзии. Режим консолидации был подобран на основании результатов изучения особенностей формирования структуры и фазового состава при механолегировании и термической обработке. Установлено, что с увеличением концентрации магния наблюдается повышение механических свойств экструдированных наноструктурных композиционных материалов, при этом модифицирование фуллереном С60 позволяет стабилизировать полученную при механолегировании зеренную структуру и замедлить распад α-твердого раствора магния в алюминии вплоть до 300 °С. При аналогичной термобарической обработке сплава Al82Mg18 (АМг18), не модифицированного фуллереном С60, отмечаются уменьшение параметра решетки α-твердого раствора и увеличение среднего размера кристаллитов, сопровождающиеся последовательным образованием γ-, β′- и β-фаз, при этом γ- и β′-фазы являются промежуточными. Зеренная структура экструдированных образцов типична для материалов, полученных таким способом, – зерна плотно упакованы, вытянуты и ориентированы вдоль оси экструзии, при этом прослеживается наследование морфологии механолегированных порошков. Использование методов механолегирования и интенсивной пластической деформации (экструзии) позволило достичь значительного улучшения ряда механических свойств. Получены материалы с пределом прочности при растяжении 880 МПа, пределом прочности при изгибе 1100 МПа, микротвердостью до 3300 МПа при сохранении плотности на уровне 2,4–2,6 г/см3. Таким образом, показана перспективность применения методов порошковой металлургии для получения новых наноструктурных композиционных материалов, модифицированных фуллереном С60, с повышенным уровнем физико-механических свойств.

Об авторах

И. А. Евдокимов
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ)
Россия

Кандидат технических наук, научный сотрудник отдела конструкционных и функциональных наноматериалов

108840, г. Москва, г. Троицк, Центральная ул., 7а



Р. Р. Хайруллин
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ)
Россия

Стажер-исследователь отдела конструкционных и функциональных наноматериалов

108840, г. Москва, г. Троицк, Центральная ул., 7а



Р. Х. Баграмов
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ)
Россия

Кандидат технических наук, научный сотрудник отдела конструкционных и функциональных наноматериалов

108840, г. Москва, г. Троицк, Центральная ул., 7а



С. А. Перфилов
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ)
Россия

Кандидат технических наук, зав. отделом конструкционных и функциональных наноматериалов

108840, г. Москва, г. Троицк, Центральная ул., 7а



А. А. Поздняков
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ)
Россия

Кандидат технических наук, заведующий лабораторией синтеза новых сверхтвердых материалов

108840, г. Москва, г. Троицк, Центральная ул., 7а



В. В. Аксененков
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ)
Россия

Научный сотрудник отдела структурных исследований

108840, г. Москва, г. Троицк, Центральная ул., 7а



Б. А. Кульницкий
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ)
Россия

Доктор физико-математических наук, научный сотрудник отдела структурных исследований

108840, г. Москва, г. Троицк, Центральная ул., 7а



Список литературы

1. Евдокимов И.А., Хайруллин Р.Р., Баграмов Р.Х., Аксененков В.В., Перфилов С.А., Поздняков А.А., Кульницкий Б.А., Кириченко А.Н. Наноструктурированные деформационно-упрочняемые алюминий-магниевые сплавы, модифицированные фуллереном C60, полученные методом порошковой металлургии. Ч. 1. Влияние концентрации магния на структуру и фазовый состав порошков. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2020. No. 3. С. 76—84.

2. Srinivasa B., Debrupa L., Arvind A. Carbon nanotube reinforced metal matrix composites: A review. Int. Mater. Rev. 2013. Vol. 55 (1). P. 41—46.

3. Zeeshan B., Othman M., Mazli M. Recent progress on the dispersion and the strengthening effect of carbon nanotubes and graphene-reinforced metal nanocomposites: A review. Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2018. Vol. 43 (1). P. 1—46.

4. Ian K., Jonghwan S., Jun L., Robert Y., Pulickel A. Composites with carbon nanotubes and graphene: An outlook. Science. 2018. Vol. 362. P. 547—553.

5. Hyun-Joo C. Mechanical behavior of Al/C60 — fullerenes nanocomposites. Compos. Res. 2013. Vol. 26. P. 111—115.

6. Abhishek S., Vyas M.S., Jinu P. Fabrication of bulk aluminum-graphene nanocomposite through friction stir alloying. J. Compos. Mater. 2019. Vol. 0(0). P. 1—16.

7. Hany A. Mechanical behavior of nanostructured bulk aluminum at various temperatures. Mater. Res. Express. 2019. Vol. 6 (11). P. 1165f.

8. Xin Z., Mo Y. Graphene nanocomposites. Molecules. 2019. Vol. 24. P. 2440—2441.

9. Leila L. The potential for metal—carbon nanotubes composites as interconnects. J. Electr. Mater. 2018. Vol. 48 (1). P. 92—98.

10. Jitendar T., Ajay M., Amitava R., Devesh M., Sathish N. Evaluation of mechanical and thermal properties of bilayer graphene reinforced aluminum matrix composite produced by hot accumulative roll bonding. J. Alloys Compd. 2019. Vol. 801. P. 49—59.

11. Wenming T., Song-mei L., Bo W., Xin C., Jian-hua L., Mei Y. Graphene-reinforced aluminum matrix composites prepared by spark plasma sintering. Int. J. Miner. Metall. Mater. 2016. Vol. 23. P. 723—729.

12. Ehsan G., Parvanh S., Alireza J., Hosein R., Kamyar S., Touradj E. Microwave and spark plasma sintering of carbon nanotube and graphene reinforced aluminum matrix composite. Arch. Civil Mech. Eng. 2018. Vol. 18 (4). P. 1042—1054.

13. Kang Pyo S., Xiaohui L., Hideki M., Akihiro K., Jong P., Hyoung K., Shigenobu O., Young L., Ju L. Ton-scale metal-carbon nanotube composite: The mechanism of strengthening while retaining tensile ductility. Extr. Mech. Lett. 2016. Vol. 8. P. 245—250.

14. Al-Aqeeli N., Mendoza-Suarez G., Drew R.A.L. XRD and TEM characterization of Al—Mg-based nanocomposite alloys. Rev. Adv. Mater. Sci. 2008. Vol. 18. P. 231—235.

15. Calka A., Kaczmarek W., Williams J.S. Extended solid solubility in ball-milled Al—Mg alloys. J. Mater. Sci. 1993. Vol. 28. P. 15—18.

16. Scudino S., Sakaliyska M., Surreddi K.B., Eckert J. Mechanical alloying and milling of Al—Mg alloys. J. Alloys Compd. 2009. Vol. 483 (1-2). P. 2—7.

17. Jie J.C., Zou C.M., Wang H.W., Li B., Wei Z.J. Mechanical properties of Al(Mg) solid solution prepared by solidification under high pressures. J. Alloys Compd. 2012. Vol. 510 (1). P. 11—14.

18. Schoenitz M., Dreizin E.L. Structure and properties of Al—Mg mechanical alloys. J. Mater. Res. 2003. Vol. 18 (08). P. 1827—1836.

19. Wang H.X., Zhou K.K., Wendong L., Gong J.L., Cao X.Q., Zhao X.G. Fragmentation mechanism and dynamic precipitation behavior of β phase in Mg15Al magnesium alloy during ECAP. Chin. J. Nonferr. Met. 2011. Vol. 21. P. 1794—1800.

20. Ramesh C., Adarsha H., Naveen N. A review on hot extrusion of Metal Matrix Composites (MMC’s). Int. J. Eng. Sci. 2014. Vol. 1. P. 2319—6483.

21. Chadwick R. The hot extrusion of non-ferrous metals. Metall. Rev. 1959. Vol. 4 (1). P. 189—256.

22. Валиев Р.З., Александров И.В. Объемные наноструктурные металлические материалы. Получение, структура и свойства. М.: Академкнига, 2007.


Для цитирования:


Евдокимов И.А., Хайруллин Р.Р., Баграмов Р.Х., Перфилов С.А., Поздняков А.А., Аксененков В.В., Кульницкий Б.А. Наноструктурированные деформационно-упрочняемые алюминий-магниевые сплавы, модифицированные фуллереном C60, полученные методом порошковой металлургии Часть 2. Влияние концентрации магния на физико-механические свойства. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2020;(4):76-84. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-4-76-84

For citation:


Evdokimov I.A., Khayrullin R.R., Bagramov R.K., Perfilov S.A., Pozdnyakov A.A., Aksenenkov V.V., Kulnitskiy B.A. Nanostructured strain-hardened aluminum-magnesium alloys modified by C60 fullerene obtained by powder metallurgy Part 2. The effect of magnesium concentration on physical and mechanical properties. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings. 2020;(4):76-84. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-4-76-84

Просмотров: 49


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