Синтез, закономерности формирования структуры и механические свойства дисперсноупрочненных материалов на основе алюминия
Диссертация
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены на Всероссийской конференции молодых ученых: «Физика и химия высокоэнергетических систем». (Россия, г. Томск, 24−27 апреля 2007 г.), Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации.», (Россия г. Новосибирск, 6−9 декабря 2007 г.), Международной школе-семинаре «Многоуровневые подходы… Читать ещё >
Содержание
- 1. Структура и свойства металлических композитов с дисперсными частицами
- 1. 1. Способы синтеза композитов па основе алюминия
- 1. 2. Механизмы деформации композитов типа «металл-неметалл»
- 1. 3. Зависимость физико-механических свойств композитов от пористости
- 1. 4. Использование композитов па основе алюминия в качестве композиционной лигатуры
- 1. 5. Использование алюминия в автомобильной и аэрокосмической отрасли
- 2. Постановка задачи. Материалы и методика исследований
- 2. 1. Постановка задачи
- 2. 2. Материалы и методика исследований
- 3. Структура и фазовый состав исходных порошков и горячепрессованных композитов
- 3. 1. Строение и свойства порошков алюминия, шихты, содержащей детонационные алмазы и оксида алюминия
- 3. 2. Структура, фазовый состав и параметры тонкой кристаллической структуры горячепрессованных образцов
- 3. 3. Металлографические исследования горячепрессованных материалов и связь микроструктуры с фазовым составом и параметрами тонкой кристаллической структуры
- 4. Характер деформирования и разрушения композитов на основе алюминия и их механические свойства
- 4. 1. Исследование процесса деформации композитов и связь с параметрами тонкой кристаллической структуры
- 4. 2. Определение основных механических характеристик горячепрессованных образцов
- 5. Механические свойства литого сплава с применением композиционной лигатуры
- 5. 1. Фазовый состав и распределение частиц в литом сплаве
- 5. 2. Механические характеристики сплавов
- 5. 3. Возможность практического применения полученных результатов
Список литературы
- Полмеар Я. Легкие сплавы: от традиционных до нанокристаллов. Москва: Техносфера. 2008. 464 с.
- Teipel U. Energetic Materials. Particle Processing and Characterization. //
- Properties and Application of Ultrafinc Diamond Particles. 2005. 621 p.
- Алымов М.И. Порошковая металлургия напокристаллическихматериалов. М.: Наука, 2007. 169 с.
- Jiang L., Wu G., Sun D., Zhang Q., Chen J. Microstructure and mechanicalbehavior of sub-micro particulate-reinforccd A1 matrix composites.// Journal of material science letters. 2002. — № 21. — P. 609−611
- Гульбин В., Попов В., Севостьянов И. Металломатричные композиты, упрочненные высокотвердыми панопорошками. Наноиндустрия. Том 1. 2007. С. 16−19
- Peng Н. X., Fan Z., Evans J. R. G. Novel MMC microstructure with tailoreddistribution of the reinforcing phase. Journal of Microscopy. Vol. 201, Pt. 2. 2001, P. 333−338
- Feng Z., Lin C., Lin J., Luo J. Pitting behavior of SiCp/2024 A1 metal matrixcomposites. Journal of material science № 33. 1998. P. 5637 5642
- Surappa M.K. On the nature of particle flow during extrusion of cast 6061
- Al/SiCp composites. Journal of material science letters. № 12. — 1993. — P. 1272−1273.
- Zhou Y., Li J., Nutt S., Lavcrnia E. J. Spray forming of ultra-fine SiC particlereinforced 5182 Al-Mg. Journal of material science № 35. 2000. P. 4015 -4023
- Bauri R., Surappa M.K. Damping Behavior of Al-Li-SiCp Composites Processed by Stir Casting Technique. Mettalurgical and materials transactions A. Vol. 36A, 2005. P. 667−673
- Thimmarayan R., Thanigaiyarasu G. Effect of particle size, forging and ageing on the mechanical fatigue characteristics of A16082/SiCp metalmatrix composites. Int. J. Adv. Manuf. Technol. Vol. 48. № 5−8. 2010. P. 625−632.
- Weng Wong Ch., Gupta M., Lu L. Effect of variation in physical properties of the metallic matrix on the microstructural characteristics and the ageing behaviour of Al-Cu/SiC metal matrix composites. Journal of material science № 34. 1999. P. 1681 1689.
- Soon L. P., Gupta M. Synthesis and recyclability of Al/SiC and Mg/SiC composites using an innovative disintegrated melt deposition technique. Journal of material science letters. № 20. 2001. P. 323- 326
- Sakthivel A., Palaninathan R., Velmurugan R., Raghothama Rao P. Production and mechanical properties of SiCp particle-reinforced 2618 aluminum alloy composites. Journal of material science. 2008. № 43. P. 7047−7056.
- Mahamood Hassan A., Turki Mayyas A., Alrashdan A., Hayajneh M. T. Wear behavior of Al-Cu and Al-Cu/SiC components produced by powder metallurgy. Journal of material science. № 43. 2008. P. 5368−5375.
- Pech-Canul M. I., Ortcga-Celaya F., Pech-Canul M. A. Influence of Si02 in SiCp on the microstructure and impact strength of Al/SiCp composites fabricated by pressurcless infiltration. Mechanics of Composite Materials, Vol. 42. №. 3. 2006. P. 283−296
- Kipouros G.J., Caley W.F., Bishop D.P. On the advantages of using powder metallurgy in new light metal alloy design. Metallurgical and material transactions A. 2006. Vol.37A. P. 3429−3436
- Manna R., Sarkar J., Surappa M.K. Effect of second phase pracipitates on recovery and recrystallization behavior of cold-worked A12024-SiCp composites. Journal of material science. № 31. 1996. P. 1625−1631
- Bhat M.S.N., Surappa M.K., Sudhakcr Nayak H.V. Corrozion behavior of silicon carbidc particle reinforced 6061/A1 alloy composites. Journal of material science. № 26. 1991. P. 4991−4996.
- Sang-Chul Kim, Moon-Tae Kim, Sungkyu Lee, Hyungsik Chung, Jae-Hwan Ahn. Effects of copper addition on the sintering behavior and mechanical properties of powder processed Al/SiCp composites. Journal of material science № 40. 2005. P. 441- 447
- Geng L., Yao C.K. SiC-Al interface bonding mechanism in a squeeze casting SiCw/Al composite. Journal of materials sciences letters. 1995. № 14. P. 606−608.
- Srivatsan T.S. Microstructure, tensile properties and fracture behavior of A1203 particulate-reinforced aluminium alloy metal matrix composite. Journal of Materials Science № 31. 1996. P. 1375−1388.
- Gupta M., Srivatsan T.S. Microstructure and Grain Growth Behavior of an Aluminum Alloy Metal Matrix Composite Processed by Disintegrated Melt Deposition. Journal of Materials Engineering and Performance. Vol. 8(4) 1999. P. 473−478.
- Kaptay G. Interfacial Criterion of Spontaneous and Forced Engulfment of Reinforcing Particles by an Advancing Solid/Liquid Interface. Metallurgical and material transactions A. Vol. 32A. 2001. P. 993−1005
- Zhu Man, Yang Gencang, Yao Lijuan, Cheng Suling, Zhou Yaohe. Influence of Al-Ti-B addition on the microstructure and mechanical properties of A356 alloys. Rare Metals. Vol. 28. No. 2. 2009. P. 181−186
- Bai-Qing Zhang, Hong-Sheng Fang, Jiang-Guo Li, Hong-Tao Ma. An investigation on microstructures and refining performances of newly developed Al-Ti-C grain refining master alloys. Journal of Materials Science letters № 19. 2000. P. 1485 1489
- Yan You-Wei, Fu Zheng-yi, Yuan Run-zhang. Grain refining performance of SHS Al-50TiC master alloys for commercially pure aluminum. // Journal of Wuhan University of Technology Mater. Sci. Ed. 2002. Vol. 17. № 3. P. 13−16.
- Wang J.H., Yi D.Q. Preparation and Properties of Alloy 2618 Reinforced by Submicron AIN Particles. Journal of Materials Engineering and Performance Vol. 15 (5). 2006. P. 596−600
- Shabestari S. G., Shahri F. Influence of modification, solidification conditions and heat treatment on the microstructure and mechanical properties of A356 aluminum alloy. Journal of Materials Science № 39. 2004. P. 2023 -2032.
- Chedru M., Vicens J., Chermant J. L., Mordike B. L. Aluminiumaluminium nitride composites fabricated by melt infiltration under pressure. Journal of Microscopy, Vol. 196, Pt. 2, 1999, P. 103−112.
- Frage N., Frumin N., Levin L., Polak M., Dariel M.P. High-Temperature Phase Equilibria in the Al-Rich Corner of the Al-Ti-C System. Metallurgical and material transactions A. Vol. 29A. 1998. P. 1341−1345
- Скороход В.В., Солонин С.M. Физико-металлургические основы спекания порошков. М.: Металлургия, 1984. — 158 с.
- Vereschagin A.L., Sakovich G.V., Komarov V.F., Petrov E.A. Properties of ultrafine diamond clusters of detonation synthesis. Diamond Relat. Mater. 1993. Vol. 2. № 3. P. 160−162.
- Сакович Г. В., Комаров В. Ф., Петров E.A. Синтез, свойства, применение и производство напоразмерных синтетических алмазов. Сверхтвердые материалы. 2002. № 3. С. 3−23.
- Лернер М. И., Шаманский В. В. Формирование наночастиц при воздействии на металлический проводник импульса тока большой мощности. Журнал структурной химии. 2004. Том 45. С. 112 115.
- Portnoi К.1., Zabolotskii A.A., Timofeeva N.I. Effect of matrix composition on the reaction of the components of C-Al composite materials. Metallovedcnie I termicheskaya obrabotka metallov. № 11. 1980. P. 32−33
- Besterci M., Ivan J., Velgosov’a O., Hvizdo’s P. Influence of АЦС3 particle volume fraction on fracture mechanism in AI-AI4C3 composite. Journal of Materials Science № 39. 2004. P. 1071 1074
- Lee J.C., Subramanian K.N. Effect of cold rolling on the elastic properties of (Al203)p-Al composite. Journal of materials science. 28. 1993. P. 15 781 584
- Анциферов B.H., Бобров Г. В., Дружинин JT.K. и др. Порошковая металлургия и напыленные покрытия. М.: Металлургия, 1987. 792 с.
- Тучинский Л.И. Композиционные материалы получаемые методом пропитки. М.: Металлургия. 1986. 200 с.
- Мэттыоз Ф., Ролингс Р. Композитные материалы. Механика и технология. Москва: Техносфера. 2004. 408 с.
- Фетисов Г. П., Карпмап М. Г., Матюнин В. М. и др. Материаловедение и технология металлов: Учеб. для студентов машиностроит. спец. вузов / Под ред. Г. П. Фетисова. М.: Высш. шк., 2005. — 862 с.
- Оборин Л. А., Черепанов А. И., Мамина Л. И., Стацура В. В. Условия взаимодействия компонентов в литейных композиционных материалах // Литейщик России. 2004. — № 1. — С. 37−38.
- Никифорова Э. М. Теоретические основы, технология получения и свойства порошковых материалов: курс лекций. Красноярск: ИПК СФУ, 2009.-300 с.
- Шатт, В. Порошковая металлургия. Спеченные и композиционные материалы / В. Шатт. М.: Металлургия, 1999. — 519 с.
- Фиалков, А. С. Углерод — межслоевыс соединения и композиты на его основе. — М.: Аспект Пресс, 1997. — 134 с.
- Мэттыоз Ф. Механика и технология композитных материалов— Изд-во «РИЦ Техносфера», 2003. 320 с.
- Пейсахов, А. М. Материаловедение и технология конструкционных материалов. М.: Изд-во Михайлова В. А., 2005. 145 с.
- Костиков, В. И. Композиционные материалы па основе алюминиевых сплавов, армированных углеродными волокнами — М.: Металлургия, 2000.-446 с.
- Сумм Б. Д. Физика и химия межфазных явлений. ТГУ. — Тверь, 1998. -100 с.
- Еременко В.П., Найдич Ю. В., Лаврипенко И. А. Спекание в присутствии жидкой металлической фазы. Киев: Наук. Думка, 2002. Т.1. 571 с.
- Петросяп А. Порошковая металлургия и технология композиционных материалов. М.: А. С. Петросяп, 2007. — 240 с.
- Конева П.А. Природа стадий пластической деформации. Соровский образовательный журнал. № 10. 1998. С. 99−105
- Orowan Е. Conditions for dislocation passage of precipitates. // Proc. Symp. Intern. Stress in metals and alloys. London: Inst. Met. 1948. P. 451−454.
- Трефилов В.И., Моисеев В. Ф., Печковский Э. П. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов. — Киев: Наукова думка, — 1989. 256 с.
- Chang L.C., Genzamer M. Acta metallurgical, № 1, 1953. 483 p.
- Апселл С. Механические свойства двухфазных сплавов // Физическое металловедение / Под. Ред. Р. Каина. М.: Мир, 1968. Том 3. С. 327 370
- Браутман Л., Крок Р. Современные композиционные материалы. М.: Мир, 1979.-671 с.
- Trumper R., Sherwood P., Clifford A. Metal matrix composites. Aerospace Proc. 2−4 April 1986, London, P. 249−261.
- Chawla N., Andres C., Jones J.W., Allison J.E. Effect of SiC volume fraction and particle size on the fatigue resistance of a 2080 Al/SiCp composite. Metallurgical and materials transactions A. 1998. Vol. 29A. P. 2843−2854.
- Kamat S.V., Mirth J.P. Fracture of alumina particulate reinforced aluminium alloy matrix composite. Bull. Mater. Sci., Vol. 14, № 5, 1991, pp. 1197−1203
- N.J. Petch. The cleavage strength of polycrystals. Journal of Iron Steel Inst. 1953. V. 174. -P. 25−28.
- Iieslop J., Pelch N.J. The ductile-brittle transition in the fracture of a-iron. Philosophical Magazine. Vol. 3. 1958. P. 1128−1136.
- Flom Y. Arscnault R.J. Defotmation of SiC/Al Composites.// Mechanical Behavior of Materials-Proc. 5 Int Conf., Beijing, China, 3−6 June, 1987, P. 1253−1260.
- Lin S.J., Lin C.A., Wu G.A., Horng J.L. Sliding wear of Al203p/6061 A1 composite. Journal of Materials Science № 31. 1996. P. 3481−3486
- Guagliano M. A numerical model to investigate the role of residual stresses on the mechanical behavior of А1/ Al203 particulate composites.// Journal of Materials Engineering and Performance. 1998. — Vol. 7(2). — P. 183−189
- Xiaoxin Xia, McQueen H.J. Deformation behavior and microstructure of 20% A1203 reinforced 6061 A1 composite.// Applied composite materials. -1997. № 4. — P. 333−347.
- Kouzeli M., Dunand D.C. Effect of temperature and strain rate on the compressive flow of aluminum composites containing submicron alumina particles. Metallurgical and materials transactions A. Vol. 35A. 2004. P. 287−292
- Park B. G., Crosky A. G., I-Iellier A. K. Material characterisation and mechanical properties of A1203-A1 metal matrix composites. Journal of Materials Science № 36. 2001. P. 2417−2426.
- Enver Atic. Mechanical properties and wear strengths in aluminium-alumina composites. Materials and structures. Vol. 31. 1998. P. 418−422
- Go’mez De Salazar J. M., Barren a M. 1. The influence of Si and Mg rich phases on the mechanical properties of 6061 Al-matrix composites reinforced with A1203. Journal of Materials Science № 37. 2002. P. 14 971 502
- Vend A., Bobic' 1., Jovanovic' M. T., Babic' M., Mitrovic S. Microstructural and Tribological Properties of A356 Al-Si Alloy Reinforced with A1203 Particles. Tribol. Lett. Vol. 32. 2008 P. 159−170.
- Gao Y., Jia J., Loehman R.E., Ewsuk K.G., Fahrenholtz W.G. Microstructure and composition of A1-A1203 composites made by reactive metal penetration. Journal of Materials Scicnce № 31. 1996. P. 4025−4032
- Oguocha I. N. A., Radjabi M., Yannacopoulos S. The effect of cooling rate on the quench sensitivity of 2618 A1/A1203 MMC. Journal of Materials Science № 35. 2000. P. 5629−5634
- Wu G. I-L, Zhu D. Z., Chen G. Q., Jiang L. T., Zhang Q. Adiabatic shear failure of high reinforcement content aluminum matrix composites. Journal of Materials Science № 43. 2008. P. 4483−4486
- Veith M., Faber S., Hempelmann R., Janssen S., Prewo J., Eckerlebe H. Synthesis and microstructurc of nanostructured А1-А120з (Н) — composite. Journal of Materials Science № 31. 1996. P. 2009−2017
- Pyzalla A., Camin В., Lehrer B. at al. Tn-situ observation of creep damage in А1-АЬОз MMCs by synchrotron X-ray tomography. Material Diagnostics and Steel Technology. Vol. 49. 2006. P. 73−78
- Vogelsang M., Arsenault R.J., Fisher R.M. An in situ HVEM study of dislocation generation at Al/SiC interfaces in metal matrix composites. Metallurgical transactions A. Vol. 17A. 1986. P. 379−389
- Shi N., Arsenault R.J., Krawitz A.D., Smith L.F. Deformation-induced residual stress changes in SiC whisker-rein forced 6061 Al composites. Metallurgical transactions A. Vol. 24A. 1993, P. 187−196
- Гуткин М.Ю., Овидысо И. Л. Предел текучести и пластическая деформация нанокристаллических материалов // Успехи механики.2003. № 1. С. 68−125.
- Besterci М., L’udovit Parilak. Microstructure and mechanical properties of AI-AI4C3 materials.// Metallic Materials with High Structural Efficiency.2004. P. 195−202.
- Velgosova O., Besterci M., Hvizdos P., Kulu P. Analysis of A1−12A14C3 composite.//Materials science. 2006. — Vol. 12, № 3. — P. 199−201.
- Besterci M., Dobes F., Kulu P., Si’illeiova K. Using small punch testing method for the analysisof creep behaviour of AI-AI4C3 compositcs. Estonian Journal of Engineering. 2010.Vol. 16. № 3. P. 243−254
- Jangg, G., Kutner, F. and Korb, G. Hcrstcllung und Eigenschaflen von dispersionsgeharteten Aluminium. Aluminium. 1975. № 51. P. 641−645
- Стрелецкий A.H., ГГовстугар И.В., Борупова А. Б., Ломаева С. Ф., Бутягин П. Ю. Механохимическая активация алюминия. 4. Кинетика механохимического синтеза карбида алюминия.// Коллоидный журнал. 2006. Т. 68. № 4. С. 513−524.
- Streletskii A.N., Mudrctsova S.N., Povslugar I.V., Butyagin P.Yu. Mechanochemical activation of aluminum: 5. Formation of aluminum carbide upon heating of activated mixtures.// Colloid Journal. 2006. Vol. 68. No. 5. P. 623−631.
- Streletskii A.N., Kolbanev I.V., Borunova A.B., Butyagin P.Yu. Mechanochemically activated aluminium: Preparation, structure, and chemical properties.// Journal of material science. 2004. № 39. P. 51 755 179.
- Скороход В.В., Штерн М. Б., Мартынова И. Ф. Основные направления развития модельных представлений о деформируемом пористом теле. Технологическая и конструкционная пластичность порошковых материалов. Киев: ИПМ. 1988. 106 с.
- Поляков В.В. Физические свойства и деформационное поведение пористых металлов: Дисс. Доктора ф.-м. наук. Томск Барнаул. 1995. 318 с.
- Оделевский В.И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем. 2. Статистические смеси невытянутых частиц. ЖТФ. 1951. Т. 21. В. 6. С. 628−635
- Петч Н. Дж. Разрушение металлов // Разрушение. М.: Мир. 1973. Т. 1. С. 376−420
- Броек. Д. «Основы механики разрушения». Пер. с англ. М.: Высшая школа, 1980, 367 с.
- Lin I.-Y. Ductility improvement in particle-reinforced aluminum composites. A ductile-fracture model based on void nucleation andgrowth.//Mechanical Behavior of Materials-Proc. 5 Int Conf., Beijing, China, 3−6 June, 1987, P. 1261−1264.
- Бельгейзимер Я.Е., Гетманский А. П. Модель развития пластической деформации пористых тел в приближении теории протекания. Порошковая металлургия. 1988. № 10. С. 17−20
- Бельгейзимер Я.Е. Пластическая деформация пористых тел. Порошковая металлургия. 1987. № 3. С. 11−17
- Патент РФ № 2 177 047, МПК С22С 1/02, 2001
- Патент РФ № 2 323 991, МПК CI С22С 1/10, 2008
- Granger D. Л. In Proc. Int. Seminar on Refining and Alloying of Liquid Aluminum and Ferro-alloys, Trondhcim, Norway (1985) 231 p.
- Helms H., Lambrecht U. The Potential Contribution of Light-Weighting to Reduce Transport Energy Consumption. Int. J. LCA 12 (2) 140 (2007), P. 58−64
- Staley J.Т., Lege D.J. Advances in aluminium alloy products for structural applications in transportation. Journal dc physique.Vol.4. № 3. 1993. P. 7179
- Hyatt M.V., Warren A.S. Boeing Airplane company and Airbus industrie
- Скороход В.В., Солонин С. М. Физико-металлургические основы спекания порошков. М.: Металлургия, 1984. — 158 с.
- Ворожцов С.А., Буякова С. П., Кульков С. Н. Синтез, структура и фазовый состав иапоструктурпых материалов Л1-А14С3 // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2011. № 1 С. 52−57.
- Кульков С.H., Ворожцов С. А. Структура и механические свойства композитов AI-AL1C3.// Известия вузов. Физика. 2010. Т.53 № 11 С.44−48.
- Андриец С.П., Дедов Н. В., Кутявин Э. М. и др. Структура и свойства плазмохимических порошков оксида алюминия. // Известия вузов. Цветная металлургия. № 3. 2008. С. 64−70
- Плотников В.А., Демьянов Б. Ф., Макаров C.B. Влияние алюминия на взаимодействие папокристаллов детонационного алмаза при высокотемпературном отжиге. Письма в ЖТФ. Том 35, вып. 10. 2009. С. 73−79
- Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия. 1970. 375 с.
- Уманский Я.С., Скаков, Ю.А., Иванов А. Н, Расторгуев JI.H. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия. 1982. 632 с.
- Горелик С.С., Скаков, Ю.А., Расторгуев JI.H. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. М.: МИСИС. 1994. 328 с.
- Сплав марки АК7, ГОСТ 1583–93
- Андриевский P.A., Глезер A.M. Прочность наноструктур. Успехи физических наук. Т. 79. № 4. 2009. С. 337−358
- Зипср К., Холломоп Дж. Проблемы неупругой деформации металлов. Успехи физических наук. Т. 31, В. 1. 1947. С. 16−37
- Ворожцов С.А. Получение мсталломатричных композитов с повышенными физико-механическими свойствами. Физика и химия высокоэнергетических систем: Сборник материалов 3 Всероссийской конференции молодых ученых. Томск: ТМЛ-Пресс, 2007. -С. 298−300
- Ворожцов С.А., Кульков С. Н. Получение и свойства металломатричпых композитов на основе алюминиевого сплава с карбидом кремния и напоалмазом: Наука. Технологии. Инновации.
- Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых в 7-ми частях. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. Часть 2 С. 136−137
- Ворожцов С.А., Буякова С. П., Кульков С. Н. Фазовый состав и механические свойства композита AI-AI4C3. Физикохимия ультрадисперспых (паио-) систем. Материалы VIII Всероссийской конференции. М.: МИФИ, 2008, С. 227
- Ворожцов С.А., Буякова С. П., Кульков С. Н. Синтез и механические свойства композитов A1-AL, C3 с папокристаллической структурой.//
- Тезисы докладов. Третья всероссийская конференция по наноматериалам НАНО-2СЮ9. Екатеринбург 20−24 апреля 2009 г. — Екатеринбург: Уральское изд-во, 2009. С. 743−746