<<
>>

Глава 5. ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

В проведенной работе были получены материалы на основе алюминия Al-3Ni-1Cu-0,5B-NafenTM (Nf) методом вакуумного спекания. В качестве матрицы применяли порошок алюминия марки АСД-4 (4 мкм, 99,5%), для легирования - порошок никеля ПНК-УТ3 (20 мкм, 99,9%), порошок меди ПМУ (7 мкм, 99,5%), порошок бора (50 мкм, 94%), для упрочнения матрицы использовали нановолокна оксида алюминия типа Nafenw [104]. Рассев матричных порошков производили в вибросите, сушка порошков осуществлялась на воздухе при 60 оС, смешение проводили в планетарной мельнице со стальными шарами (5 мм) в течение 15 мин в присутствии ПАВ.

На рисунке 72 показан образец порошка шихты после смешения. Ввод наночастиц NafenTMв матрицу осуществляли при воздействии ультразвука в жидкости, одновременно проводя размешивание с помощью верхнеприводной мешалки. Ультразвуковое диспергирование наночастиц проводили с соотношением количества наночастицы/ растворитель = 1/1000 в 200 мл колбах с использованием гомогенизатора UPS Bandelin мощностью 400 Вт.

Были получены алюминиевые композиционные материалы с матрицей Al-3Ni-1Cu-0,5B, модифицированные 0,01 - 0,1 % масс. Nafenw,

спрессованные при 40 МПа и спечённые в вакуумной печи при температуре 570 - 620 оС в течение 120 мин. при давлении 0,001 мм рт. ст. Внешний вид образцов после спекания представлен на рисунке 73. Они имели цилиндрическую форму высотой 5 мм и диаметром 60 мм.

Микроструктуру образцов исследовали на сканирующем электронном микроскопе FEI Quanta FEG 600. Рентгенофазовый анализ проводили на дифрактометре PanAlytical. Тонкую структуру исследовали с помощью просвечивающего электронного микроскопа JEM-2100 фирмы «JEOL» (НИТУ «МИСиС»). Плотность определяли гидростатическим методом.

Микротвёрдость по Виккерсу измеряли на твердомере Micromet 5114. Предел прочности определяли методом трёхточечного изгиба на универсальной установке для механических испытаний TestSystems-ВакЭто при комнатной температуре и при 300 оС.

Рисунок 72 - Порошок шихты Al-Ni-Cu-B.

Рисунок 73 - Внешний вид образцов алюмокомпозитов после спекания.

Результаты РФА представлены на рисунке 74. Как следует из результатов РФА в образце присутствует основная фаза Al, а также фазы Al3Ni, Al7Cu23Ni и Ni4B3 [105-107].

Зависимость относительной плотности от состава материалов представлена на рисунке 75.

Рисунок 74 - РФА анализ алюмокомпозита системы Al-Ni-Cu-B, Al a=4.049 А

ОКР=490 А

Рисунок 75 - Зависимость относительной плотности образцов от состава.

На рисунках 76а-г изображены СЭМ-снимки микроструктуры образцов Al-3Ni-1Cu-0,5B-0÷0,1 NafenTM. На снимках видны белые нитевидные фазы CuAl2. С ростом количества NafenTMколичество и длина этих образований существенно уменьшается, исходя из визуального анализа снимков. Во всех образцах зёрна имеют сферическую и близкую к сферической форму и равномерное распределение. Однако, для образца с 0,05 % масс.

Nafenw имела место существенная коагуляция зёрен. Внутри зёрен видны серо-белые образования фазы θ'-CuAl2. На изображении микроструктур образца Al-3Ni- 1Cu-0,5B-0,01Nf видно частицу сформировавшейся никельсодержащей фазы, имеющую несколько выщербленную структуру.

a. Al-3Ni-1Cu-0,5B

б. Al-3Ni-1Cu-0,5B-0,01Nf

в. Al-3Ni-1Cu-0,5B-0,05Nf

г. Al-3Ni-1Cu-0,5B-0,1Nf

Рисунок 76 - Микроструктура образцов алюмокомпозитов.

Средний размер зёрен в композитах Al-3Ni-1Cu-0,5B-NafenTM определяли методом секущих. График зависимости среднего размера зёрен от количества Nafenwпредставлен на рисунке 77.

Рисунок 77 - Зависимость среднего размера зерна алюмокомпозитов от содержания Nafenw

Диаметр зёрен чистого алюминия, спечённого по заявленной технологии, составил 60 мкм.

На рисунке 78 представлена тонкая структура алюмокомпозита с NafenwВидны сферические выделения фаз системы Cu-Al и нановолокна NafenTM.

Рисунок 78 - Тонкая структура образца системы Al-Ni-Cu-B с нановолокнами NafenTM.

На рисунке 79 показана зависимость микротвёрдости по Виккерсу спечённых в вакууме алюминиевых материалов, в т.ч. модифицированных NafenwОтмечено, что с увеличением концентрации Nafenwтвёрдость также монотонно возрастает.

Рисунок 79 - Микротвёрдость по Виккерсу композитов, спечённых в

вакуумной печи.

В результате исследования прочности спечённых образцов алюмокомпозитов выявили сильное влияние Nafenw(рисунок 80). Так, при комнатной температуре испытаний, прочность модифицированных образцов повысилась в среднем на 30%, а прочность при 300 оС на 5-30 %, кроме образца с 0,1% Nafenwдля которого наблюдалось снижение прочности, возможно из-за высокой концентрации Nafenwи трудностей его равномерного распределения в матрице, а также высокой адгезионной повреждённости контактов между волокном и матрицей.

Рисунок 80 - Предел прочности на изгиб при 25 и 300 оС композитов, спечённых в вакуумной печи.

Прочность алюмокомпозита после спекания без дополнительной термообработки и мехобработки состава Al-3Ni-1Cu-0,5B-0,01Nf при 300 °С близка к аналогичной характеристике деформируемого жаропрочного алюминиевого сплава Al2618-T61 [108], при этом плотность композита меньше плотности сплава на 5 - 6 %.

Работа выполнена рамках СЧ НИР «Технология-СГ-Нанопорошок» по

контракту с ФГУП «НПО «Техномаш» № 530-И/02-18 от 05.07.2018.

<< | >>
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 Глава 5. ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ:

  1. 3.4.2 Анализ результатов апробации программы по профилактике проявлений профессиональной деформации личности менеджера коммерческой организации через развитие профессионально-личностной компетентности
  2. Глава I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭМПИРИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ЛИЧНОСТНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ В СОСТАВЕ СОДЕРЖАНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
  3. Глава 2 ОПЫТ РАЗРАБОТКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УЧЕБНЫХ ЗАДАНИЙ, ОРИЕНТИРОВАННЫХ НА ДОСТИЖЕНИЕ ЛИЧНОСТНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ШКОЛЬНИКОВ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ
  4. ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ РАБОТЫ ПО ПРОФИЛАКТИКЕ ПРОЯВЛЕНИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ЛИЧНОСТИ МЕНЕДЖЕРА КОММЕРЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПОСРЕДСТВОМ РАЗВИТИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ЛИЧНОСТНОЙ КОМПЕТЕНТОСТИ
  5. Ход и результаты опытно-экспериментальной работы
  6. Результаты расчетов и экспериментов
  7. Результаты расчетов и экспериментов
  8. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
  9. Личностные результаты обучения в современной педагогической теории и школьной практике
  10. Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
  11. ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОПТИМИЗАЦИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ
  12. Психологические предпосылки разработки подходов к описанию специфики личностных результатов обучения
  13. Глава I. ОПТИЧЕСКИЕ АНОМАЛИИ В КРИСТАЛЛАХ.
  14. Учебное задание как средство достижения личностных результатов обучения
  15. Глава 2. Материалы, оборудование и методики исследования
  16. Основные результаты исследования изложены в следующих публикациях автора:
  17. ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ РАСЧЕТА ПЛИТ
  18. ГЛАВА 2. ОЦЕНКА СИСТЕМЫ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ФИНАНСОВ РОССИИ
  19. ГЛАВА 2. СИНТАКСИС КАК СОДЕРЖАТЕЛЬНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ТЕКСТА