vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"vestift-286Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYМОДИФИЦИРОВАНИЕ СИЛУМИНОВ НАНОКОМПОЗИТНЫМИ ПОРОШКАМИ ИНТЕРМЕТАЛЛИД/ОКСИД, ПОЛУЧЕННЫМИ МАСВСMODIFICATION OF SILUMINS BY NANOCOMPOSITE INTERMETALLIC/OXIDE POWDERS PRODUCED BY MASHSИльющенкоА. Ф.IlyushchenkoA. Ph.

член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук, профессор, директор

alexil@mailbelpak.byАндрушевичА. А.AndrushevichA. A.

кандидат тех- нических наук, доцент кафедры «Технология металлов»

andru49@mail.ruДьячковаЛ. Н.DyachkovaL. N.

доктор технических наук, доцент, заведующий лабораторией

dyachkova@tut.byКалиниченкоВ. А.KalinichenkoV. A.

кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией

kvlad@bntu.byЛецкоА. И.LeckoA. I.

кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией

letsko@tut.byИнститут порошковой металлургии Национальной академии наук Беларуси, МинскPowder Metallurgy Institute of the National Academy of Sciences of Belarus, MinskБелорусский государственный аграрный технический университет, МинскBelorussian State Agriculture University, MinskБелорусский национальный технический университет, МинскBelorussian National Technical University, Minsk201730042017011824Copyright © Ильющенко А.Ф., Андрушевич А.А., Дьячкова Л.Н., Калиниченко В.А., Лецко А.И., 20172017Ильющенко А.Ф., Андрушевич А.А., Дьячкова Л.Н., Калиниченко В.А., Лецко А.И.Ilyushchenko A.P., Andrushevich A.A., Dyachkova L.N., Kalinichenko V.A., Lecko A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/286

Исследован процесс модифицирования силуминов введением в расплав нанодисперсных порошков интерметаллидов NiAl, FeAl и композиционных порошков NiAl / 15 % Al2O3 и Si/Al2O3 , полученных методом механически активированного самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (МАСВС), с добавкой 10 % вольфрама или меди для увеличения плотности. Показано, что разработанные составы модификаторов позволяют повысить механические свойства силумина и получить значения, превышающие требуемые по нормативам. Эффективность введения нанокомпозитных МАСВС порошков объясняется их активностью благодаря разрушению оксидной поверхностной пленки и созданию неравновесного состояния в поверхностной области в процессе механоактивации. При введении всех модификаторов, кроме композиционного порошка NiAl / 15 % Al2O3 , происходит повышение временного сопротивления силумина. Максимальные прочность, пластичность и твердость достигаются при введении МАСВС порошка Si/Al2O3 с добавкой вольфрама или меди. Введение модификаторов, содержащих МАСВС порошки, приводит к изменению характера распределения, размеров и количества первичного и эвтектического кремния и к повышению однородности металлической основы силуминов. Применение вольфрама и меди улучшает усвояемость вводимых модифицирующих порошков.

 

The process of silumin modifying by introducing nanodispersed powders of intermetalliсs NiAl, FeAl, and composite powders of NiAl / 15% Al2O3 and Si / Al2 O3 obtained by the method of mechanically activated self-propagating high-temperature synthesis (MASHS) with addition of 10% tungsten or copper to increase the density was studied. It is shown that the developed modifier compositions make it possible to increase mechanical properties of silumin and to obtain improved values as compared with standards. The effectiveness of introduction of nanocomposite MASHS powders is explained by their activity due to destruction of the oxide surface film and creation of nonequilibrium state in the surface region during mechanical activation. With the introduction of all modifiers, in addition to the composite powder NiAl / 15 % Al2O3 , ultimate tensile strength of silumin increases. Maximum strength, ductility and hardness are achieved with insertion of MASHS Si/Al2O3 powders and addition of tungsten or copper. The introduction of modifiers containing MASHS powders results in changing in distribution, size and amounts of primary and eutectic silicon and improves homogeneity of silumin metal matrix. The use of tungsten and copper improves assimilability of the introduced modifying powders.

 

силуминмодифицированиенанокомпозитные порошкиинтерметаллид/оксидМАСВСструктурапрочностьтвердостьsiluminemodificationnanocomposite powdersintermetallic/oxideMASHSstructurestrengthhardnessReferencesМарукович, Е. И. Модифицирование сплавов / Е. И. Марукович, В. Ю. Стеценко. – Минск: Беларус. навука, 2009. – 192 с.Marukovich E.I. Alloys modifying. Мinsk, Belorusskaia Nauka Publ., 2009. 192 p. (In Russian).Седельников, В. В. Структурообразование кристаллизующихся систем при модифицировании их ультрадисперсными порошками / В. В. Седельников // Литье и металлургия. – 2005. – № 1/2. – С. 13–19.Sedel’nikov V.V. Structurization crystallizing systems in the modification of ultrafine powders. Lit’e i metallurgiya [Foundry Production and Metallurgy], 2005, no. 1/2, pp. 13–19. (In Russian).Лукьянов, Г. С. Алюминиевые лигатуры с мелкокристаллическим строением / Г. С. Лукьянов, В. М. Никитин // Литейное производство. – 1997. – № 8/9. – С. 4–6.Luk’yanov G.S., Nikitin V.M. Aluminium master alloys with fine crystalline structure. Liteinoe proizvodstvo [Foundry. Technologies and Equipment], 1997, no. 8/9, pp. 4–6. (Іn Russian).Влияние модифицирования ультрадисперсными порошками оксидов тугоплавких металлов и криолита на структуру, механические свойства и разрушение чугуна СЧ25 / А. П. Быкова [и др.] // Изв. вузов. Черн. металлургия. – 2014. – Т. 57, № 11. – С. 37–42.Bykova A.P., Lychagin D.V., Chumaevskii A.V., Kurzina N.A., Novomeiskii M.Yu. Effect of refractory metal oxide and cryolite ultrafine powders modifying on the structure, mechanical properties and fracture iron GI25. Izvestiya visshikh uchebnykh zavedenii. Chernaya metallurgiya [Izvestiya. Ferrous Metallurgy], 2014, vol. 57, no 11, pp. 37–42. (Іn Russian).Стеценко, В. Ю. Определение механизмов литья алюминиево-кремниевых сплавов с высокодисперсной и инвертированной микроструктурой / В. Ю. Стеценко // Литье и металлургия. – 2013. – № 2. – С. 22–29.Stetsenko V.Yu. Definition of the casting mechanisms of aluminum-silicon alloys with superfine and inverted microstructure. Lit’e i metallurgiya [Foundry Production and Metallurgy], 2013, no. 2, pp. 22–29. (In Russian).Андрушевич, А. А. Модифицирование алюминиевого сплава АК12 наноструктурными материалами / А. А. Андрушевич, Л. Н. Дьячкова, А. И. Лецко // Материалы 14-й Междунар. науч.-техн. конф. «Наука – образованию, производству, экономике». – Минск: БНТУ, 2016. – Т. 1. – С. 424–425.Andrushevich A.A., D’yachkova L.N., Letsko A.I. Modification of aluminum alloy AK12 by nanostructured materials. Nauka – obrazovaniiu, proizvodstvu, ekonomike. Materialy 14 mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii. T. 1 [Science to education, industry, economics. Proceedings of 14th International Science and Technical Conference. Vol. 1]. Minsk, Belarusian National Technical University, 2016, pp. 424–425. (In Russian).Role of mechanical activation in SHS synthesis of TiC / F. Maglia [et al.] // J. Mater. Sci. – 2004. – Vol. 39. – P. 5227– 5230.Maglia F. Anselmi-Tamburini U., Deidda C., Delogu F., Cocco G., Munir Z.A. Role of mechanical activation in SHS synthesis of TiC. Journal of Materials Sciences, 2004, vol. 39, pp. 5227–5230. Doi: 10.1023/b:jmsc.0000039215.28545.2fВлияние механической активации на параметры безгазового горения и высокотемпературного синтеза в металлических системах / Ю. Г. Найбороденко [и др.] // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. – Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та, 2002. – С. 90–91.Naiborodenko Yu.G., Kasatskii N.G., Lepakova O.K., Kitler V.D. Effect of mechanical activation on the parameters of gasless combustion and high-temperature synthesis in metallic systems. Fundamental’nye i prikladnye problemy sovremennoi mekhaniki [Fundamental and applied problems of modern mechanics]. Tomsk, Tomsk State University Publ., 2002, pp. 90–91. (Іn Russian).Mechanoactivation of SHS system and Processes / E. A. Levashov [et al.] // Int. J. SHS. – 2007. – Vol. 16, N 1. – P. 46–50.Levashov E.A., Kurbatkina V.V., Rogachev A.S., Kochetov N.A. Mechanoactivation of SHS system and Processes. International Journal Encompasses Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 2007, vol. 16, no. 1, pp. 46–50. Doi: 10.3103/ s1061386207010062Твердофазный режим горения в механоактивированных СВС-системах. I. Влияние продолжительности механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горения / M. A. Корчагин [и др.] // Физика горения и взрыва. – 2003. – Т. 39, № 1. – С. 51–59.Korchagin M.A., Grigor’eva T.F., Bokhonov B.B., Sharafutdinov M.R., Barinova A.P., Lyakhov N.Z. Solid‐ State Combustion in Mechanically Activated SHS Systems. I. Effect of Activation Time on Process Parameters and Combustion Product Composition. Combustion, Explosion and Shock Waves, 2003, vol. 39, no. 1, pp. 43–50. Doi: 10.1023/a:1022145201911Твердофазный режим горения в механоактивированных СВС-системах. II. Влияние режимов механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горения / M. A. Корчагин [и др.] // Физика горения и взрыва. – 2003. – Т. 39, № 1. – С. 60–68.Korchagin M.A., Grigor’eva T.F., Bokhonov B.B., Sharafutdinov M.R., Barinova A.P., Lyakhov N.Z. Solid‐State Combustion in Mechanically Activated SHS Systems. II. Effect of Mechanical Activation Conditions on Process Parameters and Combustion Product Composition. Combustion, Explosion and Shock Waves, 2003, vol. 39, no. 1, pp. 51–58. Doi: 10.1023/a:1022197218749

The authors declare that there are no conflicts of interest present.