Микроструктура и микротвердость металломатричных композитов с углеродными нанотрубками, полученные интенсивной пластической деформацией

Р.Х. Хисамов1, К.С. Назаров1, С.Н. Сергеев1*, Р.Р. Кабиров1§, Р.Р. Мулюков1, А.А. Назаров1
1Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, г. Уфа, ул. Степана Халтурина 39
Аннотация
РЭМ изображения образцов с УНТ в центральной части в меди и алюминии.
Проведены исследования микроструктуры, рентгеновской дифракции и микротвердости металломатричных композитов армированных углеродными нанотрубками (УНТ), полученные интенсивной пластической деформацией. В качестве исходных материалов для приготовления композитов использовали многостенные УНТ и порошки меди и алюминия. Интенсивной пластической деформации методом кручения под высоким давлением 5 ГПа были получены композиты, в виде дисков диаметром 10 мм и толщиной до 0,15 мм. Исследованы композиты медь-УНТ и алюминий-УНТ с весовым содержанием УНТ до 4% и до 2%, соответственно. Исследования с помощью растровой электронной микроскопии показали, что в центре и на краю диска микроструктура отличается. В частности, в центре диска наблюдали поры и трещины, УНТ располагались преимущественно в виде полотна большой протяженности. С увеличением расстояния от центра к краю диска, поры и трещины отсутствовали, скопления УНТ наблюдались в виде кластеров. Анализ микроструктуры композитов с помощью методов просвечивающей электронной микроскопии и рентгеновской дифракции показал, что внедрение и увеличение концентрации УНТ в матрице металла приводит к снижению среднего размера зерна до 50 нм. Оценка плотности дислокаций и измерение микротвердости показали, что с увеличением концентрации УНТ, их значения повышаются. В частности, значение микротвердости композита Cu-4%УНТ и Al-2%УНТ в 1,5 раза выше по сравнению с металлом без УНТ. Измерены моменты вращения композитов в процессе кручения под высоким давлением в зависимости от числа оборотов. Измерения показали, что значение момента вращения для образца с УНТ превышает значение момента для образца без УНТ.
Принята: 26 мая 2015
Просмотры: 311   Загрузки: 88
Ссылки
1.
S. Iijima. Nature. 354, 56—58 (1991).
2.
E. W. Wong, P. E. Sheehan, C. M. Lieber. Science. 277, 1971—1975 (1997).
3.
J. P. Salvetat, G. A. D. Briggs, J. M. Bonard, R. R. Bacsa, A. J. Kulik, T. Stockli, N. A. Burnham, L. Forro. Phys. Rev. Lett. 82, 944—947 (1999).
4.
S. R. Bakshi, D. Lahiri, A. Agarwal. Int. Mater. Rev. 55, 41—64 (2010).
5.
A. Agarwal, S. R. Bakshi, D. Lahiri. Carbon nanotubes reinforced metal matrix composites. Boca Raton: CRC Press. (2011) 295p.
6.
A. Bachmaier, R. Pippan. Int. Mater. Rev. 53, 41—62 (2013).
7.
D. D. Phuong, P. V. Trinh, N. V. An, N. V. Luan, P. N. Minh, R. Kh. Khisamov, K. S. Nazarov, L. R. Zubairov, R. R. Mulyukov, A. A. Nazarov. J. Alloys Comp. 613, 68—73 (2014).
8.
N. A. Smirnova, V. I. Levit, V. I. Pilyugin, R. I. Kuznetsov, L. S. Davydova, V. A. Sazonova. Phys. Met. Metallogr. 61, 1170—1177 (1986). (in Russian) [Н. А. Смирнова, В. И. Левит, В. И. Пилюгин, Р. И. Кузнецов, Л. С. Давыдова, В. А. Сазонова. Физика металлов и металловедение. 61, 1170—1177 (1986).]
9.
A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon. Progr. Mater. Sci. 53, 893—979 (2008).
10.
N. I. Noskova and R. R. Mulyukov. Submicrocrystalline and Nanocrystalline Metals and Alloys. Ekaterinburg. Ural. Otd. Ross. Akad. Nauk (2003) 279 p. (in Russian) [Н. И. Носкова, P. P. Мулюков. Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы. Екатеринбург. УрO РАН (2003) 279 с.]