Получение алюмоматричного композиционного материала, модифицированного наноструктурным кубическим нитридом бора


https://doi.org/10.29235/1561-8358-2018-63-3-271-279

Полный текст:


Аннотация

Проведено исследование структуры и микротвердости алюминиевого сплава с добавками наноструктурного кубического нитрида бора (cBN) после обработки в условиях высоких давлений и температур. В качестве наполнителя применяли наноструктурный порошок сBN с размером первичных частиц в пределах 50–200 нм. Для повышения химического сродства наноструктурного cBN к алюминиевой матрице проведено предварительное химико-термическое модифицирование наноструктурного cBN, заключавшееся в его высокотемпературной обработке (отжиге) в диапазоне температур 750–950 °С в среде алюмосодержащих соединений. Показано, что модифицирование наноструктурного нитрида бора алюминием способствует прочности удержания наполнителя в алюминиевой матрице. При этом увеличение в шихте концентрации наполнителя BN от 1,5 до 5 мас.%, а также повышение температуры обработки при фиксированном давлении способствует возрастанию микротвердости материала в 1,5– 2 раза по сравнению с базовым алюминиевым сплавом без добавок модификатора. Повышение концентрации BN  до 5 мас.% приводит к увеличению в материале доли более мелких конгломератов частиц (1–5 мкм), уменьшению размеров крупных включений до 10–20 мкм, при этом распределение включений из частиц BN в алюминиевой матрице более равномерное по сравнению с материалом, содержащим 1,5 мас.% cBN. С ростом температуры до 1000 оС в материале происходит рекристаллизация cBN в агрегатах с образованием его отдельных монокристаллических (поликристаллических) частиц размерами 1–10 мкм, обладающих огранкой, характерной для микрочастиц cBN.


Об авторах

П. А. Витязь
Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Витязь Петр Александрович – академик Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук, профессор, руководитель аппарата Национальной академии наук Беларуси, главный научный сотрудник.

Пр. Независимости, 66, 220072, Минск



В. Т. Сенють
Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Cенють Владимир Тадеушевич – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник.

Ул. Академическая, 12, 220072, Минск 



М. Л. Хейфец
НПО Центр ОАО, Национальная академия наук Беларуси
Беларусь

Хейфец Михаил Львович – доктор технических наук, профессор, заместитель академика­секретаря Отделения физико­технических наук Национальной академии наук Беларуси, главный научный сотрудник.

Пр. Независимости, 66, 220072, Минск



А. Г. Колмаков
Институт металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова, Российская академия наук
Россия

Колмаков Алексей Георгиевич – член­корреспондент Российской академии наук, доктор технических наук, заместитель директора.

Ленинский пр., 49, 119991, Москва 



Список литературы

1. Марукович, Е. И. Модифицирование сплавов / Е. И. Марукович, В. Ю. Стеценко. – Минск: Беларус. навука, 2009. – 192 с.

2. О модифицировании литых алюмоматричных композиционных материалов тугоплавкими наноразмерными частицами / Т. А. Чернышова [и др.] // Металлы. – 2009. – № 1. – С. 79–87. https://doi.org/10.1134/S0036029509010121

3. Модифицирование материалов и покрытий наноразмерными алмазосодержащими добавками / П. А. Витязь [и др.]; под общ. ред. П. А. Витязя. – Минск: Белорус. наука, 2011. – 522 с.

4. Аспекты создания наноструктурированных композиционных модификаторов для сплавов алюминия / П. А. Витязь [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2011. – Т. 55, № 5. – С. 91–96.

5. Трибологические свойства поршневого сплава, армированного микро­ и ультрадисперсными керамическими частицами / А. Т. Волочко [и др.] // Трение и износ. – 2011. – Т. 32, № 2. – С. 183–191. https://doi.org/10.3103/S1068366611020127

6. Новые технические решения при создании композитов на основе эвтектических силуминов / А. И. Комаров [и др.] // Инновации в машиностроении: сб. науч. тр. 3­й Междунар. науч.­техн. конф. ОИМ НАН Беларуси, Минск, 30–31 окт. 2008 г / Объедин. машиностр. ин­т НАН Беларуси; редкол.: М. С. Высоцкий [и др.]. – Минск, 2008. – С. 459–463.

7. Научно­технические основы применения процессов СВС для создания литых алюмоматричных композиционных сплавов, дискретно армированных наноразмерными керамическими частицами / А. П. Амосов [и др.] // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2013. – №. 8. – С. 3–10.

8. Применение процессов СВС для получения in situ алюмоматричных композиционных материалов, дискретно армированных наноразмерными частицами карбида титана: обзор / А. П. Амосов [и др.] // Изв. высш. учеб. заведений. Цвет. металлургия. – 2016. – № 1. – С. 39–49. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-1-39-49

9. Наноалмазы детонационного синтеза: получение и применение / П. А. Витязь [и др.]; под общ. ред. П. А. Витязя. – Минск: Белорус. наука, 2013. – 381 с.

10. Formation of aluminum-schungite composite material under pressure / P. A. Vityaz [et al.] // Eurasian Phys. Tech. J. – 2016. – Vol. 13, № 1 (25). – P. 35–39.

11. Спекание в условиях высоких давлений алюмоматричных композитов, модифицированных шунгитовым углеродом и корундом / П. А. Витязь [и др.] // Вестн. науки и образования Северо­Запада России. – 2015. – Т. 1, № 1. – С. 55–65.

12. Голубев, А. С. Нитрид бора. Структура, свойства, получение / А. С. Голубев, А. В. Курдюмов, А. Н. Пилянкевич. – Киев: Наук. думка, 1987. – 200 с.

13. Витязь, П. А. Синтез и применение наноструктурных сверхтвердых материалов инструментального назначения / П. А. Витязь, В. Т. Сенють // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.­тэхн. навук. – 2015. – № 3. – С. 60–76.

14. Исследование структурных особенностей нитрида бора после механоактивации в аттриторе и планетарной мельнице с последующим спеканием в условиях высоких давлений и температур / В. Т. Сенють [и др.] // Химия в интересах устойчивого развития. – 2016. – Т. 24, № 2. – С. 169–175. https://doi.org/10.15372/KhUR20160208

15. Витязь, П. А. Наноструктурные композиционные материалы инструментального назначения на основе кубического нитрида бора / П. А. Витязь, В. Т. Сенють, В. И. Жорник // Перспективные материалы и технологии: в 2 т. / А. В. Алифанов [и др.]; под ред. В. В. Клубовича. – Витебск: Беларусь, 2017. – Т. 2. – Гл. 14. – С. 254–277.

16. Встовский, Г. В. Введение в мультифрактальную параметризацию структур материалов / Г. В. Встовский, А. Г. Колмаков, И. Ж. Бунин. – Ижевск: Науч.­изд. центр «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. – 116 с.

17. Технологии конструкционных наноструктурных материалов и покрытий / П. А. Витязь [и др.]; под общ. ред. П. А. Витязя, К. А. Солнцева. – Минск: Белорус. наука, 2011. – 283 с.

18. Колмаков, А. Г. Использование положений системного подхода при изучении структуры, особенностей пластической деформации и разрушения металлов / А. Г. Колмаков // Металлы. – 2004. – № 4. – С. 98–107.

19. Особенности деформации и разрушения композиционного материала на основе высокопрочной мартенситно­ стареющей стали с быстрозакаленным поверхностным слоем из сплава Co69Fe4Cr4Si12B11 / М. А. Севостьянов [и др.] // Деформация и разрушение материалов. – 2010. – № 3. – С. 28–35.

20. High pressure sintering of aluminum­matrix composites modified with shungite carbon and corundum [Electronic resource] / P. A. Vityaz [et al.] // ЕРМА. Lightweight MMCs. Proceedings. 2016. – P. 3296211­1–3296211­6. – Mode of access: https://www.epma.com/publications/euro-pm-proceedings/product/world-pm2016-lightweight-mmcs – Date of access: 15.10.2017.

21. Анализ минералов шунгита на микро­ и мезоструктурных уровнях после обработки в условиях высоких температур и давлений / А. Г. Колмаков [и др.] // Изв. высш. учеб. заведений. Химия и химическая технология. – 2013. – Т. 56, вып. 5. – С. 23–26.


Дополнительные файлы

Просмотров: 121

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-8358 (Print)
ISSN 2524-244X (Online)