Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Математика. Механика. Информатика

ISSN 1816-9791 (Print)
ISSN 2541-9005 (Online)


Для цитирования:

Морозов Н. Ф., Земцова Е. Г., Кудымов В. К., Морозов П. Е., Семенов Б. Н., Юрчук Д. В., Смирнов В. М. Создание алюмоматричного композита с улучшенными механическими свойствами за счёт направленного регулирования химического состава поверхности армирующей дисперсной фазы // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Математика. Механика. Информатика. 2024. Т. 24, вып. 1. С. 97-108. DOI: 10.18500/1816-9791-2024-24-1-97-108, EDN: TLUZSI

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
01.03.2024
Полный текст:
(downloads: 187)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
539.3:544.723.54:54.057
EDN: 
TLUZSI

Создание алюмоматричного композита с улучшенными механическими свойствами за счёт направленного регулирования химического состава поверхности армирующей дисперсной фазы

Авторы: 
Морозов Никита Фёдорович, Санкт-Петербургский государственный университет
Земцова Елена Георгиевна, Санкт-Петербургский государственный университет
Кудымов Владимир Константинович, Санкт-Петербургский государственный университет
Морозов Павел Евгеньевич, Санкт-Петербургский государственный университет
Семенов Борис Николаевич, Санкт-Петербургский государственный университет
Юрчук Денис Владимирович, Санкт-Петербургский государственный университет
Смирнов Владимир Михайлович, Санкт-Петербургский государственный университет
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.

Благодарности: 
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 20-11-20083).
Список источников: 
  1. 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.
  2. 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
  3. 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
  4. 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.
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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.
  11. 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
  12. 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
  13. 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 
Поступила в редакцию: 
02.12.2023
Принята к публикации: 
28.12.2023
Опубликована: 
01.03.2024