<<
>>

3.4 Исследование процесса спарк-плазменного спекания порошковых алюмокомпозитов системы Л1-3масс.%М-1масс.%Си с наномодификаторами

При применении спарк-плазменного спекания (SPS-спекания) возможно варьирование таких параметров как: температура спекания; скорость нагрева; давление прессования; импульс тока; длительность импульса. Режим SPS-спекания во многом определяет ход процесса и конечные свойства получаемого материала.

Были проведены исследования влияния таких параметров SPS- спекания как: температура процесса (500, 550, 600 и 625 0С), давление (5, 10, 15, 20 МПа), плотность тока (100, 150, 200, 250 А/см2).

На рисунке 37 представлены зависимости пористости от температуры процесса SPS-спекания алюмокомпозитов и концентрации наночастиц, при давлении 10 МПа и плотности тока 150 А/см2.

Рисунок 37 - Зависимость пористости после SPS-спекания от температуры и концентрации нанодобавок: а. А1-4масс.%Мд; б. А1-4масс.%Си; в. Al- 3масс.%М-1масс.%Си

Из представленных на рисунке 37 зависимостей видно, что были получены беспористые образцы в системе А1-3масс.%Ni-1 масс.%Cu при температуре спекания 625 0С, при введении нанодобавок минимальная пористость составила для образцов этой системы 1,2 - 1,5 %. У

алюмокомпозитов системы А1-4масс.%Мд минимальная пористость была получена при температуре спекания 600-625 0С , которая составила 0,5%, при введении нанодобавки Si3N4в количестве 0,1 об.% пористость имела значение 4%. При спекании системы A1-4масс.%Сu минимальная пористость была получена при температуре спекания 625 0С и составила на образцах без нанодобавки 4%, при введении 0,1 об.% пористость данных алюмокомпозитов составляет 5-6%.

На рисунке 38 представлены зависимости пористости от давления прессования процесса SPS-спекания алюмокомпозитов и концентрации наночастиц, при температуре 600 и плотности тока 150 А/см2.

в

Рисунок 38 - Зависимость пористости после SPS-спекания от давления прессования и концентрации нанодобавок: а. Л1-4масс.%Мд; б. Л1- 4масс.%Си; в. Л1-3масс.%М-1масс.%Си

Из представленных на рисунке 38 зависимостей видно, что были получены беспористые образцы в системе Л1-3масс.%Ni-1 масс.%Cu при давлении прессования 15-20 МПа, при введении нанодобавок минимальная пористость у образцов системы Л1-3масс.%М-1масс.%Си имела значения 0,5-1,0 %. У алюмокомпозитов системы Л1-4масс.%Мд минимальная пористость 0,5 % была получена при давлении прессования 20 МПа и количестве нанодобавки Si3N4 0,05 об.%. При проведении SPS-спекания системы Л1-4масс.%Си минимальная пористость была получена при давлении прессования 20 МПа и составила на образцах без нанодобавки 2,5 %,а при введении нанодобавки Si3N4 0,05 об.% минимальная пористость составила - 4,5 %, что можно объяснить получением мелкой диффузионной пористости за счет локальных температурных флуктаций.

На рисунке 38 представлены зависимости пористости от плотности тока процесса SPS-спекания алюмокомпозитов и концентрации наночастиц, при температуре 600 oC и давлении прессования 10 МПа.

Рисунок 39 - Зависимость пористости после SPS-спекания от плотности тока и концентрации нанодобавок: а. Al-4масс.%Mg; б. Al-4масс.%Сu; в. Al- 3масс.%Ni-1масс.%Cu

Из представленных на рисунке 39 зависимостей видно, что плотность тока также оказывает существенное влияние на пористость материала после SPS-спекания. Беспористые образцы также были получены в системе Al- 3масс.%Ni-1масс.%Cu и при плотности тока 150-250 А/см2 пористость составила 0,3-0,1 %, при введении нанодобавок минимальная пористость была зафиксирована при введении 0,05 Si3N4 и составила 0,5 %. При SPS- спекании алюмокомпозитов системы Al-4масс.%Mg минимальная пористость 1,5 % была получена при плотности тока 200-250 А/см2, при введении нанодобавки Si3N4 в количестве 0,05 об.% пористость составляла 2,3 %. При спекании системы Al-4масс.%Сu минимальная пористость была получена при плотности тока 150-250 А/см2 и составила на образцах без нанодобавки 2,2 %,а при введении нанодобавки Si3N4 0,05 об.% минимальная пористость составила 3%, что объясняется частичным ограничением локальных объемов

диффузионных приконтактных зон и локальными температурными флуктациями.

Из полученных зависимостей можно сделать следующее заключение, что для получения методом SPS-спекания беспористых алюмокомпозитов c нанодобавками Нафен и Si3N4 системы Л1-3масс.%Ni-1 масс.%Cu требуется следующие режимы: T=600 0C, давление 10-15 МПа, плотность тока 150-200 А/См2; для получения беспористых алюмокомпозитов c нанодобавками Нафен и Si3N4системы Л1-4масс.%Mg требуются следующие режимы T=600- 625 oQ давление прессования 15-20 МПа и плотность тока 200 А/см2. Для алюмокомпозитов c нанодобавками Нафен и Si3N4системы Л1-4масс.%Cu необходимы режимы: T=625 oC, давление формования Р=20 МПа и плотность тока 200-250 А/см2. Беспористые алюмокомпозиты систем Л1- 3масс.%Ni-1масс.%Cu и Л1-4масс.%Мд получаются при введении нанопорошка нитрида кремния в количестве 0,05-0,5 об. %. При применении системы Л1-4масс.%Си беспористые образцы получены не были, это связано с образованием мелкой диффузионной пористости в богатых медью областях заготовки в процессе пропускания электрического импульса.

<< | >>
Источник: Иванов Борис Сергеевич. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В АЛЮМОКОМПОЗИТАХ СИСТЕМ Al-Cu, Al-Ni-Cu, Al-Mg ПРИ МОДИФИЦИРОВАНИИ ИХ КЕРАМИЧЕСКИМИ НАНОЧАСТИЦАМИ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва 2019 г.. 2019

Еще по теме 3.4 Исследование процесса спарк-плазменного спекания порошковых алюмокомпозитов системы Л1-3масс.%М-1масс.%Си с наномодификаторами:

  1. 3.3 Исследование процесса спекания алюмокомпозитов системы А1- 3масс.%М-1масс.%Си с наномодификаторами
  2. Глава 4. Исследование свойств порошковых алюмокомпозитов системы Al- 3масс.%Ni-1масс.%Cu с наномодификаторами
  3. 3.1 Исследование процесса смешивания порошковых смесей системы Al- 3масс.%М-1масс.%Си, А1-4масс.%Си, А1-4масс.%Мд с наномодификаторами
  4. Твердость порошковых алюмокомпозитов системы А1-3масс.%М- 1масс.%Cu, АМмасс^^ и A1-4масс.%Mg с наномодификаторами
  5. Глава 3. Исследование процессов получения смесей, прессования и спекания порошковых алюмокомпозитов системы Al-3 масс. %Ni-1 масс. %Cu, Al- 4масс.%Си, А1-4масс.%Мд с наномодификаторами
  6. Коррозионную стойкость изгиб порошковых алюмокомпозитов системы Al-3масс.%Ni-1масс.%Cu с наномодификаторами
  7. 3.2 Исследование формуемости порошковых смесей системы А1-3масс.%М- 1масс.%Си, А1-4масс.%Си, А1-4масс.%Мд с наномодификаторами
  8. 3.5 Исследование структуры полученных порошковых алюмокомпозитов системы Л1-3 масс. %Ni-1 масс.0 оСи с наномодификаторами
  9. Предел прочности на изгиб порошковых алюмокомпозитов системы с наномодификаторами
  10. Жаростойкость порошковых алюмокомпозитов системы A1-3маcc.%Ni- 1маcc.%Cu с наномодификаторами
  11. Предел прочности на растяжение порошковых алюмокомпозитов с наномодификаторами
  12. Иванов Борис Сергеевич. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В АЛЮМОКОМПОЗИТАХ СИСТЕМ Al-Cu, Al-Ni-Cu, Al-Mg ПРИ МОДИФИЦИРОВАНИИ ИХ КЕРАМИЧЕСКИМИ НАНОЧАСТИЦАМИ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва 2019 г., 2019
  13. 2.2 Технология получения КМ на основе алюминия (Al-3масс.%Ni- 1масс.%Cu)
  14. Оборудование и методика для изучения основных механических свойств и эксплуатационных свойств композиционных материалов Al-3масс.%Ni- 1масс.%Cu
  15. Для проведения экспериментальных исследований разработаны методика проведения эксериментальных исследований и аппаратно­программный стенд.
  16. Глава II МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СВЕТОВЫХ ПОТОКОВ C ВНУТРЕННИМИ ОБЪЕМАМИ И ПОВЕРХНОСТЯМИ КРИСТАЛЛОВ.