Прислать материал
Исследование растворимости нанопорошковой лигатуры Cu-SiC на получение композиционного алюминиевого сплава
Актуальность работы обусловлена растущей потребностью в материалах на основе алюминия. Алюминий незаменим в промышленности, в чистом виде он втрое легче стали, очень пластичен, но не очень прочен. [1]. С целью повышения механических свойствх алюминиевых материалов в расплавы добавляют модификаторы.
Новизна данной работы заключается в том, что впервые проводилось изучение растворимости нанопорошковой лигатуры Cu-SiC на получение композиционного алюминиевого сплава. В ходе наблюдений производилась плавка алюминиевого сплава по трем различным режимам. Также было проведено микроисследование полученных отливок, определение химического состава и твердости.
Лучшим методом изготовления композиционных материалов системы Al-SiC являются жидкофазные. Поэтому для исследования влияния состава псевдолигатур на процесс получения алюминиевых композиционных сплавов были проведены экспериментальные плавки. Плавление проводилось в плавильной печи GRAFICARBO с цифровым терморегулятором с максимальной температурой 1200°С и максимальной загрузкой тигля 2000 гр. В алюминиевый сплав А7 вводились лигатуры в виде брикетов, полученных путем прессования с различными удельными давлениями. Плавки проводились по трем режимам, отличающимся температурой, временем выдержки сплава и процентным содержанием карбида кремния в составе модификатора.
Изломы всех образцов имеют хрупкий характер. Хрупкий излом имеет кристаллическое строение, происходит практически без предварительной пластической деформации, в нем можно различить форму и размер зерен металла. Хрупкий излом характерен для достаточно твердых материалов, что соответствует замеренным значениям твердости. Высокие значения твердости в отдельных точках, свидетельствуют о наличии не растворившихся частиц лигатуры.
Влияние температуры на прочность карбидокремниевых материалов имеет специфический характер. С повышением температуры прочность заметно возрастает. Для самосвязанного карбида кремния, содержащего кремниевую фазу, максимум прочности наблюдают при температуре 600-700 °С. Этот эффект можно объяснить появлением пластических свойств в кремниевой фазе. Снижение прочности при дальнейшем увеличении температуры связано с разупрочнением, а при 1400°С — с плавлением структурно-свободного кремния. Возрастание прочности карбидокремниевых материалов можно объяснить и пластифицирующим действием других фазовых составляющих. [1]
По результатам исследования были выявлены оптимальные режимы получения композиционного материала с алюминиевой матрицей и упрочнителем Cu-5%SiC: 750ºС, выдержкой 1 час.
Применение такого композиционного материала позволяет уменьшить массу деталей и элементов конструкций на 15-50%, в 1,5-2 раза повысить их жесткость и усталостные характеристики по сравнению с прототипными металлическими материалами, обеспечивая при этом повышение эффективности, конструкционной надежности.
2. Курганова Ю.А. Разработка и применение дисперсно упрочненных алюмоматричных композиционных материалов в машиностроении [Текст]/ Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва. 2008. – 226 с.
3. Титова Ю.В. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез микро- и нанопорошков нитрида алюминия и карбида кремния с применением азида натрия и галоидных солей [Текст]/ Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Самара. 2013. – 27с.
4. Михеев Р.С., Чернышова Т.А. Дискретно армированные композиционные материалы системы Al-TiC (обзор) [Текст]/ Михеев Р.С., Чернышова Т.А. // Заготовительное производство в машиностроении № 11, 2008. – C. 44-53 с.