Создание алюмоматричного композита с улучшенными механическими свойствами за счёт направленного регулирования химического состава поверхности армирующей дисперсной фазы
- Авторы: Морозов Н.Ф.1, Земцова Е.Г.1, Кудымов В.К.1, Морозов П.Е.1, Семенов Б.Н.1, Юрчук Д.В.1, Смирнов В.М.1
-
Учреждения:
- Санкт-Петербургский государственный университет
- Выпуск: Том 24, № 1 (2024)
- Страницы: 97-108
- Раздел: Механика
- URL: https://journal-vniispk.ru/1816-9791/article/view/353478
- DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9791-2024-24-1-97-108
- EDN: https://elibrary.ru/TLUZSI
- ID: 353478
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Основными направлениями получения новых металломатричных композитов являются разработка подходов к выбору упрочняющих добавок, выявление взаимосвязей свойств получаемого материала с составом, концентрацией и морфологией вводимых добавок, создание и поиск новых доступных и дешёвых добавок. Авторы предлагают в качестве одного из решений рассматриваемой задачи получать алюмоматричные композиционные материалы на основе структурирования металлической матрицы наноструктурами карбида титана ($\leq 5 $ нм) методом Atomic layer deposition. Важной особенностью получаемого материала является отсутствие явных границ раздела между алюминиевой матрицей и армирующей карбидной фазой, что обеспечивает связывание компонентов в единое целое. Композиты, для упрочнения которых используется армирующая фаза с поверхностными карбидными наноструктурами, помимо повышенного предела прочности демонстрируют более пластичную схему разрушения, характерную для дисперсного упрочнения материалов. Исследованы механические свойства синтезированных предложенным методом металлокомпозитов. Наблюдается более чем двукратное упрочнение и трехкратный рост предела текучести при незначительном сокращении пластической деформации до разрушения.
Ключевые слова
Об авторах
Никита Фёдорович Морозов
Санкт-Петербургский государственный университет
Email: n.morozov@spbu.ru
ORCID iD: 0000-0003-3890-522X
Scopus Author ID: 7005573911
ResearcherId: K-2696-2013
Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9
Елена Георгиевна Земцова
Санкт-Петербургский государственный университет
Email: ezimtsova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2603-2812
Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9
Владимир Константинович Кудымов
Санкт-Петербургский государственный университет
Email: v.k.kudymov@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-4044-6990
Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9
Павел Евгеньевич Морозов
Санкт-Петербургский государственный университет
Email: comitcont@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0000-3526-3810
Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9
Борис Николаевич Семенов
Санкт-Петербургский государственный университет
Email: b.semenov@spbu.ru
ORCID iD: 0000-0002-8870-6520
Scopus Author ID: 7101626297
Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9
Денис Владимирович Юрчук
Санкт-Петербургский государственный университет
Email: 667-766-d@mail.ru
Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9
Владимир Михайлович Смирнов
Санкт-Петербургский государственный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: vms11@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7358-1884
Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9
Список литературы
- Rino J. J., Chandramohan D., Sucitharan K. S., Jebin V. D. An overview on development of aluminium metal matrix composites with hybrid reinforcement // International Journal of Science and Research. 2012. Vol. 1, iss. 3. P. 196–203.
- Tjong S. C. Novel nanoparticle reinforced metal matrix composites with enhanced mechanical properties // Advanced Engineering Materials. 2007. Vol. 9, iss. 8. P. 639–652. https://doi.org/10.1002/adem.200700106
- Wang J., Li Z., Fan G., Pan H., Chen Z., Zhang D. Reinforcement with graphene nanosheets in aluminum matrix composites // Scripta Materialia. 2012. Vol. 66, iss. 8. P. 594–597. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2012.01.012
- Saravanan C., Subramanian K., Ananda Krishnan V., Narayanan R. S. Effect of particulate reinforced aluminium metal matrix composite — A review // Mechanics and Mechanical Engineering. 2015. Vol. 19, iss. 1. P. 23–30.
- Das D. K., Mishra P. C., Singh S., Pattanaik S. Fabrication and heat treatment of ceramic-reinforced aluminium matrix composites — A review // International Journal of Mechanical and Materials Engineering. 2014. Vol. 9, iss. 1. P. 1–15. https://doi.org/10.1186/s40712-014-0006-7
- Alaneme K. K., Aluko A. O. Fracture toughness (K1C) and tensile properties of as-cast and age-hardened aluminium (6063)-silicon carbide particulate composites // Scientia Iranica. 2012. Vol. 19, iss. 4. P. 992–996. https://doi.org/10.1016/j.scient.2012.06.001
- Tjong Sie-Chin. 8 — Processing and deformation characteristics of metals reinforced with ceramic nanoparticles // Nanocrystalline Materials / ed. by Sie-Chin Tjong. 2nd ed. Oxford : Elsevier, 2014. P. 269–304. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-407796-6.00008-7
- Casati R., Vedani M. Metal matrix composites reinforced by nano-particles — A review // Metals. 2014. Vol. 4, iss. 1. P. 65–83. https://doi.org/10.3390/met4010065
- Mobasherpour I., Tofigh A. A., Ebrahimi M. Effect of nano-size Al2O3 reinforcement on the mechanical behavior of synthesis 7075 aluminum alloy composites by mechanical alloying // Materials Chemistry and Physics. 2013. Vol. 138, iss. 2–3. P. 535–541. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2012.12.015
- Rana R. S., Purohit R., Das S. Review of recent studies in Al matrix composites // International Journal of Scientific and Engineering Research. 2012. Vol. 3, iss. 6. P. 1–16.
- Pramod S. L. Aluminum — based cast in-situ composites: A review // Journal of Materials Engineering and Performance. 2015. Vol. 24, iss. 6. P. 2185–2207. https://doi.org/10.1007/s11665-015-1424-2
- Zemtsova E. G., Yurchuk D. V., Morozov P. E., Kudymov V. K., Smirnov V. M. Features of the synthesis of the dispersed tic phase with nickel nanostructures on the surface to create an aluminum-based metal composite // Nanomaterials. 2021. Vol. 11, iss. 10. Art. 2499. https://doi.org/10.3390/nano11102499
- Bauri R., Yadav D., Suhas G. Effect of friction stir processing (FSP) on microstructure and properties of Al-TiC in situ composite // Materials Science and Engineering A. 2011. Vol. 528, iss. 13. P. 4732–4739. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.02.085
Дополнительные файлы
