Влияние температуры спекания под давлением на структуру и механические свойства композиционного материала АМг2/нановолокна γ-Al2O3

А.В. Аборкин, Д.М. Бабин, А.Н. Мочанов, М.И. Алымов показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 26 июля 2018; Исправлена: 17 декабря 2018; Принята: 17 декабря 2018
Цитирование: А.В. Аборкин, Д.М. Бабин, А.Н. Мочанов, М.И. Алымов. Влияние температуры спекания под давлением на структуру и механические свойства композиционного материала АМг2/нановолокна γ-Al2O3. Письма о материалах. 2019. Т.9. №1. С.75-80
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-1-75-80

Аннотация

Влияние температуры спекания под давлением на структурно-фазовый состав, плотность, твердость и условный предел текучести объемных композитов на основе сплава АМг2, упрочненного 1 вес.% нановолокон γ-Al2O3.Методом механического синтеза в планетарной мельнице получен нанокристаллический композиционный порошок на основе сплава АМг2, упрочненного 1 вес.% нановолокон γ-Al2O3. Проведена его консолидация методом спеканием под давлением при температуре 300-450°С и давлении 600 МПа. Изучено влияние температуры спекания под давлением на структурно-фазовый состав, плотность, твердость и условный предел текучести объемных композитов. Для этого использовали методы рентгенофазового анализа, гидростатического взвешивания, механических испытаний. Установлено, что повышение температуры спекания в указанном диапазоне ведет к повышению относительной плотности компактов от 0,87 до 0,98. На основании результатов рентгеновской дифрактометрии определены размеры областей когерентного рассеяния, соответствующие объемным композитам, консолидированным при различной температуре. Показано, что повышение температуры консолидации от 300 до 400°С ведет к линейному росту размера областей когерентного рассеяния от 109 до 495 нм, дальнейшее увеличение температуры до 450°С способствует более интенсивному росту областей когерентного рассеяния до 4,2 мкм. При этом уменьшается твердость композиционного материала от 206±13 до 149±3 HV10, что связано с протеканием восстановительных процессов и переходом структуры из нано- в микронный масштаб. Наибольший условный предел текучести на сжатие 791±58 МПа, соответствуют образцам, консолидированным при 350°С, что обусловлено суммарным эффектом дисперсного упрочнения нановолокнами γ-Al2O3 и наноструктурирования матричного материала. Повышение температуры до 450°С нивелирует эффект наноструктурирования и ведет к снижению условного предела текучести на сжатие до 632±30 МПа.

Ссылки (27)

1. S. C. Tjong. Adv. Eng. Mater. 9, 639 (2007). Crossref
2. R. Casati, M. Vedani. Metals. 4 (1), 65 (2014). Crossref
3. C. Suryanarayana. Progr. Mater. Sci. 46, 1 (2001).
4. C. Suryanarayana, N. Al-Aqeeli. Progr. Mater. Sci. 58 (4), 383 (2013). Crossref
5. Y-C. Kang, S. L.-I Chan. Materials Chemistry and Physics. 85, 438 (2004). Crossref
6. D. Poirier, R. A. L. Drew, M. L. Trudeau, R. Gauvin. Materials Science and Engineering A. 527, 7605 (2010). Crossref
7. W. Xu, T. Honma, X. Wu, S. P. Ringer, K. Xia. Appl. Phys. Lett. 91, 031901 (2007). Crossref
8. W. Xu, X. Wu, T. Honma, S. P. Ringer, K. Xia. Acta Materialia. 57, 4321 (2009). Crossref
9. R. Casati, A. Fabrizi, A. Tuissi, K. Xia, M. Vedani. Materials Science and Engineering A. 648, 113 (2015). Crossref
10. K. Kallip, N. K. Babu, K. A. AlOgab, L. Kollo, X. Maeder, Y. Arroyo, M. Leparoux. Journal of Alloys and Compounds. 714, 133 (2017). Crossref
11. A. V. Aborkin, D. M. Babin, A. V. Sobol`kov. IOP Conf. Ser.: Material Science and Engineering. 347, 012037 (2018). Crossref
12. P. M. Kelly. Scripta Metallurgica. 6 (8), 647 (1972).
13. R. W. K. Honeycombe. Plastic Deformation of Metals. Hodder Education Group. (1984) 496 p.
14. V. Kukhar, V. Artiukh, A. Prysiazhnyi, A. Pustovgar. E3S Web of Conference. 33, 02031 (2018). Crossref
15. A. V. Aborkin, M. I. Alymov, A. V. Kireev, A. I. Elkin, A. V. Sobol’kov. Nanotechnologies in Russia. 12 (7-8), 395 (2017). (in Russian) [А. В. Аборкин, М. И. Алымов, А. В. Киреев, А. И. Елкин, А. В. Собольков. Российские нанотехнологии. 7 - 8, 66. (2017).]. Crossref
16. V. N. Selivanov, E. F. Smyslov. Industrial Laboratory. 59 (6), 36 (1993). (in Russian) [В. Н. Селиванов, Е. Ф. Смыслов. Заводская лаборатория. 59 (6), 36 (1993).].
17. A. V. Aborkin, M. I. Alymov, A. V. Sobol`kov, K. S. Khor`kov, D. M. Babin. Russian Metallurgy (Metally). 2018 (7), 625 (2018). (in Russian) [А. В. Аборкин, М. И. Алымов, А. В. Собольков, К. С. Хорьков, Д. М. Бабин. Металлы. 4, 27 (2018).]. Crossref
18. C. S. Pande, K. P. Cooper. Progr. Mater. Sci. 54, 689 (2009). Crossref
19. T. H. Courtney. Mechanical Behavior of Materials. McGraw-Hill Book Co. (2000) 733 p.
20. M. Furukawa, Z. Horita, M. Nemoto, R. Z. Valiev, T. G. Langdon. Acta Mater. 44 (11), 4619 (1996).
21. M. Furukawa, Z. Horita, M. Nemoto, R. Z. Valiev, T. G. Langdon. Philos. Mag. A. 78, 203 (1998).
22. Z. Zhang, D. L. Chen. Mater. Sci. Eng. A. 483 - 484, 148 (2008). Crossref
23. Z. Zhang, D. L. Chen. Scripta Mater. 54, 1321 (2006). Crossref
24. L. P. H. Jeurgens, W. G. Sloof, F. D. Tichelaar, E. J. Mittemeijer. Phys. Rev. B. 62, 4707 (2000).
25. T. C. Chou, D. Adamson, J. Mardinly, T. G. Nieh. Thin Solid Films. 205, 131 (1991).
26. T. G. Nieh, P. Luo, W. Nellis, D. Lesuer, D. Benson. Acta Mater. 44, 3781 (1996).
27. M. Balog, P. Krizik, M. Nosko, Z. Hajovska, M. V. Castro Riglo, W. Rajnerc, D.-S Liu, F. Simancik. Mater. Sci. Eng. A. 613, 82 (2014). Crossref

Другие статьи на эту тему