МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМОМАТРИЧНОГО КОМПОЗИТА, ПОЛУЧЕННОГО КРУЧЕНИЕМ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ

ВВЕДЕНИЕ 3
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Композиционные материалы 6
1.1.1 Получение композиционных материалов 7
1.1.2 Интенсивная пластическая деформация 8
1.2 Методы структурного анализа 10
1.2.1 Сканирующий электронный микроскоп 10
1.3 Термическая обработка 13
1.4 Механические испытания на растяжение 15
1.5 Микротвердость 18
2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ 20
2.1 Материал исследования 20
2.2 Методика приготовления заготовок для получения композитов путем деформации сдвигом под давлением 20
2.3 Методика получения композитов деформацией сдвигом под давлением 21
2.4 Методика подготовки композитов и проведения электронно-микроскопических исследований 25
2.5 Методика испытания на микротвердость 28
2.6 Методика испытаний на растяжение 31
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 61

Весь текст будет доступен после покупки

Современное развитие техники, в частности, автомобильной и аэрокосмической, требует создания новых материалов.[25] Преимущества замены обычных металлов и сплавов на металлические композиты связаны с повышенными эксплуатационными свойствами последних [1, 2].
Среди упрочняющих компонент для композита с матрицей из Al наиболее популярными представляются титан, ниобий, медь, никель, магний. Выбор этих элементов обусловлен набором уникальных свойств: высокая жаропрочность, высокая удельная жесткость и прочность, высокая коррозионная стойкость.[21]
Одним из перспективных направлений получения металломатричных композитов, находящееся последние несколько лет в фокусе внимания отечественных и зарубежных исследователей, является направление, основанное на механосинтезе с помощью интенсивной пластической деформации. С исследовательской точки зрения, наиболее «гибким» методом интенсивной пластической деформации является метод кручения под высоким давлением. Данный метод позволяет широко варьировать условия деформирования.[30]
Также при данном методе можно легко проводить термообработку, которая улучшает дробление и перемешивание армирующего компонента в матрице металла, что увеличивает количество интерметаллидных соединений в металломатричном композите.
В качестве исходного материала выбран титан, т.к. титан является достаточно легким металлом с высокими механическими свойствами.[28] И вследствие чрезвычайной сложности извлечения титана из руд он является достаточно дорогим металлом, но его применение в качестве армирующего материала алюминиевой матрицы также поможет снизить экономические издержки предприятий и при этом получить новый материал с улучшенными механическими свойствами.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Композиционные материалы

Композиционные материалы (КМ) на металлической основе – новый класс гетерофазных конструкционных материалов для объектов техники будущего. Уникальное сочетание свойств (высокие удельные жесткость и прочность, вязкость разрушения, электро- и теплопроводность, износостойкость и пр.) характерно для металломатричных композиционных материалов, в состав которых входят пластичные металлические матрицы и высокомодульные, высокопрочные наполнители [3]. Реализация потенциала перспективных материалов указанной группы для производства конкурентоспособной продукции отраслями отечественного машиностроения позволит существенно повысить эксплуатационные характеристики изделий, главным образом лимитирующих общую надежность конечной продукции и промышленные показатели ресурсосбережения.
Различают искусственные и естественные композиты. В искусственных композитах комбинирование жестких волокон с матрицей позволяет предупредить хрупкое разрушение, использовать такие свойства волокнистых материалов, как высокая прочность и жаропрочность. В естественных композитах упрочняющая фаза кристаллизуется в виде иголок, стерженьков, пластинок или зернистых включений [4].
Современные технологии создания КМ основываются на принципах управления свойствами путем направленного структурирования. Существует возможность регулирования свойств КМ с помощью термической, термомеханической и других видов обработки.[20] Однако, несмотря на преимущества КМ с металлическими матрицами перед традиционными материалами, их производство и применение еще весьма ограниченно. Наряду с разработкой составов и совершенствованием технологии изготовления требуется дальнейшее формирование общих принципов конструирования и накопление опыта эксплуатации.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Волков, Г.М. Объемные наноматериалы: Учебное пособие / Г.М. Волков. – М.: КноРус, 2013.
2. Рыжонков, Д.И. Наноматериалы: Учебное пособие / Д.И. Рыжонков и др. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 365
3. Материаловедение: учебное пособие / Л.А. Мальцева, М.А. Гервасьев, А.Б. Кутьин – Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ – УПИ, 2007.
4. Ибатуллина А. Р., Сергеева Е. А. Методы исследования поверхностных и физико-механических характеристик арамидных волокон в процессе создания композиционных материалов //Вестник Казанского технологического университета. – 2012. – Т. 15. – №. 11. – С. 113-117.
5. Третьяков Ю.Д. Нанотехнологии. Азбука для всех. Изд.2, исправл., доп. М., 2009. – 368 с.
6. Bartkowska A. et al. Using high-pressure torsion to fabricate an Al–Ti hybrid system with exceptional mechanical properties //Materials Science and Engineering: A. – 2021. – Т. 799. – С. 140114.
7. Zhang, X., Yu, Y., Liu, B., Zhao, Y., Ren, J., Yan, Y., Cao, R., Chen, J. In-situ investigation of deformation behavior and fracture mechanism of laminated Al/Ti composites fabricated by hot rolling // Journal of Alloys and Compounds. 2019. V. 783, pp. 55–65.
8. Sun Y, Aindow M, Hebert RJ, Langdon TG, Lavernia EJ. High-pressure torsion-induced phase transformations and grain refinement in Al/Ti composites // Journal of Materials Science. 2017. V. 52, pp.12170–12184.
9. Назаров К. С. и др. Ионное распыление металломатричного композита Al-Cu полученного деформацией методом сдвига под давлением //Взаимодействие ионов с поверхностью ВИП-2019. – 2019. – С. 106-109.
10. Kawasaki M., Jang J. Micro-mechanical response of an Al-Mg hybrid system synthesized by high-pressure torsion //Materials. – 2017. – Т. 10. – №. 6. – С. 596
11. Khalikova G. R. et al. Variation of High-Pressure Torsion Processing Modes for Fabrication of the Hybrid Al–Nb System //Inorganic Materials: Applied Research. – 2021. – Т. 12. – №. 5. – С. 1409-1415.

Весь текст будет доступен после покупки