Изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами

Выполнены исследования влияния частиц Al₂O₃ и WC размером 50 нм – 10 мкм на механические свойства алюминиевых сплавов А7 и АД31. Показана перспектива применения ультрадисперсных частиц в алюмоматричных материалах триботехнического назначения, способствующих равномерному изнашиванию в паре трения со...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2013
Main Authors:	Щерецкий, В.А., Затуловский, А.С.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2013
Series:	Металл и литье Украины
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143751
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами / В.А. Щерецкий, А.С. Затуловский // Металл и литье Украины. — 2013. — № 7. — С. 22-24. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-143751
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1437512025-02-09T09:34:52Z Изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами Зміна комплексу властивостей алюмоматричних матеріалів внаслідок зміцнення дискретними частинками Effect of reinforcement by the discrete particles on a set of properties of the aluminum based materials Щерецкий, В.А. Затуловский, А.С. Выполнены исследования влияния частиц Al₂O₃ и WC размером 50 нм – 10 мкм на механические свойства алюминиевых сплавов А7 и АД31. Показана перспектива применения ультрадисперсных частиц в алюмоматричных материалах триботехнического назначения, способствующих равномерному изнашиванию в паре трения со сталью и сохранению прочностных свойств матрицы. Виконано дослідження впливу частинок Al₂O₃ і WC розміром 50 нм –10 мкм на механічні властивості алюмінієвих сплавів А7 і АД31. Показано перспективність застосування ультрадисперсних частинок в алюмоматричних матеріалах триботехнічного призначення, які сприяють рівномірному зносу в парі тертя зі сталлю та збереженню рівня міцності матриці. Affect of 50 nm – 10 μm sized Al₂O₃ and WC particles at mechanical properties of aluminum alloys А7 and АД31 was studied. Applicability of superdispersed particles for tribological aluminum based materials was shown. The particles promote steady wear mode with steel rods and maintains strength rate of matrix alloy. 2013 Article Изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами / В.А. Щерецкий, А.С. Затуловский // Металл и литье Украины. — 2013. — № 7. — С. 22-24. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143751 669.15 (194) ru Металл и литье Украины application/pdf Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Выполнены исследования влияния частиц Al₂O₃ и WC размером 50 нм – 10 мкм на механические свойства алюминиевых сплавов А7 и АД31. Показана перспектива применения ультрадисперсных частиц в алюмоматричных материалах триботехнического назначения, способствующих равномерному изнашиванию в паре трения со сталью и сохранению прочностных свойств матрицы.
format	Article
author	Щерецкий, В.А. Затуловский, А.С.
spellingShingle	Щерецкий, В.А. Затуловский, А.С. Изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами Металл и литье Украины
author_facet	Щерецкий, В.А. Затуловский, А.С.
author_sort	Щерецкий, В.А.
title	Изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами
title_short	Изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами
title_full	Изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами
title_fullStr	Изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами
title_full_unstemmed	Изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами
title_sort	изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2013
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143751
citation_txt	Изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами / В.А. Щерецкий, А.С. Затуловский // Металл и литье Украины. — 2013. — № 7. — С. 22-24. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT ŝereckijva izmeneniekompleksasvojstvalûmomatričnyhmaterialovvsledstvieupročneniâdiskretnymičasticami AT zatulovskijas izmeneniekompleksasvojstvalûmomatričnyhmaterialovvsledstvieupročneniâdiskretnymičasticami AT ŝereckijva zmínakompleksuvlastivostejalûmomatričnihmateríalívvnaslídokzmícnennâdiskretnimičastinkami AT zatulovskijas zmínakompleksuvlastivostejalûmomatričnihmateríalívvnaslídokzmícnennâdiskretnimičastinkami AT ŝereckijva effectofreinforcementbythediscreteparticlesonasetofpropertiesofthealuminumbasedmaterials AT zatulovskijas effectofreinforcementbythediscreteparticlesonasetofpropertiesofthealuminumbasedmaterials
first_indexed	2025-11-25T07:09:34Z
last_indexed	2025-11-25T07:09:34Z
_version_	1849745291378425856
fulltext	22 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 УДК 669.15 (194) В. А. Щерецкий, А. С. Затуловский Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев Изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами Выполнены исследования влияния частиц Al 2 O 3 и WC размером 50 нм – 10 мкм на механические свойства алюминиевых сплавов А7 и АД31. Показана перспектива применения ультрадисперсных частиц в алюмоматричных материалах триботехнического назначения, способствующих равномерному изнашиванию в паре трения со сталью и сохранению прочностных свойств матрицы. Ключевые слова: алюмоматричные композиты, упрочнение, механические свойства, износ, трение, триботехника Р азвитие научно-технического прогресса в при- оритетных отраслях современной техники про- исходит на основе масштабного применения наукоемких технологий и новых гетерогенных ма- териалов, которые обладают уникальными физико- механическими и эксплуатационными характеристи- ки�� Радикальное улучшение свойств реализуется за счет использования традиционных сплавов и мето- дов их обработки (легирование, модифицирование, термообработка и другие) [1], повышая интерес к не- традиционным материалам, в том числе композици- онным материалам (КМ), упрочненных тугоплавкими, высокомодульными металлическими и (или) керами- ческими частицами с металлической матрицей�� Экс- пертные оценки показывают, что машиностроение сегодня обеспечено антифрикционными материа- лами только на 10-60 %�� Для удовлетворения тре- бований промышленности необходима разработка новых материалов с повышенным уровнем износо- стойкости (в 2-10 раз), особенно для деталей, эксплу- атируемых в экстремальных условиях повышенных нагрузок, температур, скоростей скольжения�� При этом высокая износостойкость должна сочетаться с технологичностью и экономичностью производства трибоизделий из новых материалов [2]�� Для Украины разработка и внедрение новых изно- состойких материалов из отечественных и недорогих компонентов особенно актуальна по причинам не- хватки разработок и внедрения новых износостойких материалов, отсутствия собственного сырья некото- рых цветных металлов, необходимых для получения антифрикционных легированных сплавов, а также высоких расходов на импорт трибоматериалов и зап- частей для промышленного оборудования и автомо- бильной техники�� Создание технологий производства и совершен- ствование свойств композиционных материалов − приоритетное направление отдела композиционных материалов ФТИМС НАН Украины�� Текущие рабо- ты отдела связаны с созданием литейных техноло- гий получения алюмоматричных КМ, армированных дискретными частицами, а также изучением и опти- мизацией их комплекса свойства [3]�� Эффективных литейных технологий ввода ульт- радисперсных и наноразмерных экзогенных частиц в металлическую матрицу в мире до сих пор не су- ществует�� Наноразмерные частицы при взаимном контакте активно агломерируются, дискретные по- рошковые системы стабилизируются на микрораз- мерах, поэтому внесение наноразмерных частиц в состав металлической матрицы представляет собой важную технологическую задачу, которую возможно выполнить в составе гетерогенной системы макро- размерный носитель – наноразмерная частица, в которой отдельные наноразмерные частицы надеж- но изолированы [4]�� Экзогенные упрочнители вво- дят в алюминиевую матрицу с помощью двух под- ходов – замешивания под действием внешних сил в жидкий расплав (в том числе магнито-динамически) и пропитки пористых порошковых смесей (диаметр частиц в форме от 100-150 мкм) непосредственно в литейной форме�� При пропитке металлических частиц на их поверхности механическим или термо- химическим способом фиксируются более мелкие частицы�� Таким образом, обеспечивается ввод дис- кретных частиц менее 100 мкм [5], в том числе уль- традисперсных и наноразмерных, обладающих уни- кальными свойствами [6-7]�� Такое технологическое решение сочетает преимущества литейных и порош- ковых методов [8-10] и дает возможность получать композиты с содержанием до 70 %об�� частиц разме- ром 100 и 400 мкм и до 5 %мас�� ультрадисперсных и наноразмерных частиц�� Композиционные материа- лы, полученные таким способом, объединяют в себе высокие механические свойства матричного сплава и уникально высокие (для алюминиевых материалов) триботехнические свойства�� Используя ультрадис- персные фазы и наноразмерные упрочнители, мож- но укрепить матрицу композиционного материала, а с помощью наноразмерных фуллереновых структур снизить коэффициент трения материала [11-12]�� Результаты исследований доказывают возмож- ность получения качественных дискретноармирован- ных композиционных отливок, упрочненных части- цами корунда, графита, SiC, WС методами прину- дительной пропитки в условиях недостаточного смачивания�� К таким методам относится вакуум- компрессионная пропитка, при которой расплав 22 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 пропитывает пористую порошковую смесь с распре- деленными в ней частицами упрочнителей в объеме формы изложницы�� Такой подход дает возможность снизить температуру заливки, повысить смачивае- мость вводимых частиц и обеспечить рафинирова- ние расплава за счет вакуумирования камеры печи и формы�� За счет комплексного упрочнения разными час- тицами удалось повысить рабочие нагрузки трения в паре со сталью до 2,4 МПа, а также получить значительный прирост износостойкости, повысив ее значение относительного контрольного образца БрАЖ9-4 [13-14]�� Существенной преградой для применения алю- моматричных материалов в триботехнических целях является их склонность к схватыванию и переходу в задир при трении со стальным контртелом, что свя- зано с высокой пластичностью сплавов алюминия�� Деформация поверхностного слоя приводит к разо- греву и формированию связи в зоне фрикционного контакта�� Известно, что внедрение дисперсных вы- сокомодульных частиц снижает пластичность мате- риала, в то же время наличие дефектов адгезионной связи на границе металлическая матрица-упрочня- ющая частица является причиной снижения прочно- сти материала�� Уменьшение фракционного размера частиц упрочнителей дает возможность снизить от- рицательное влияние на механические свойства при однородном распределении частиц во всем объеме материала�� Для изучения влияния ультра- диспернсых частиц на механиче- ские свойства алюмоматричного материала в матрицу вводили час- тицы карбида вольфрама разме- ром от 50 нм до 10 мкм, получен- ного методом электроискрового диспергирования в керосине�� Ком- позиционный материал получали путем экструзии порошков сплавов А7 И АД31, на поверхность которо- го из эмульсии в ультразвуковом поле осаждали карбид вольфрама с последующими сушкой и механи- ческой фиксацией в шаровой мель- нице�� Экструзией получали прутки диаметром 7 мм, из которых впо- следствии изготавливали стандартные образцы для механических испытаний�� В качестве контрольных образцов для каждого сплава использовали образ- цы, отлитые в стальной кокиль�� Результаты испытаний свидетельствуют (рису- нок), что после экструзии относительное удлинение материала снижается на 20 и 40 % для сплавов А7 и АД31, при этом прочность материла повышается на 20 и 90 % соответственно, что является следстви- ем деформационного упрочнения, а также наличия алюминиевых оксидов высокой тонины, сформиро- вавшихся на поверхности алюминиевых порошков�� Введение 3 %мас�� дискретных частиц карбида воль- фрама негативно влияет на комплекс механических свойств материала, при этом прочность на разрыв у композиционного материала все равно остается вы- ше, чем у литого образца�� Комплексное повышение свойств алюмоматрич- ных композиционных материалов возможно лишь путем направленного упрочнения металлической матрицы функциональными компонентами, соотно- шение которых должно обеспечивать оптимальный уровень свойств материала�� Влияние компонентов наполнителя на свойства материала определяется их типом, размером и способом формирования�� Ре- зультаты исследований показали перспективность направленного влияния на свойства алюмоматрич- ных КМ частицами определенного типа и размера�� ЛИТЕРАТУРА 1�� Литые композиционные и нанокристаллические материалы – достижения, проблемы / В�� Л�� Найдек, С�� С�� Затуловский, А�� С�� Затуловский и др�� // Металлургия машиностроения�� – 2005�� – № 6�� – С�� 18-28�� 2�� Затуловский С. С., Затуловский А. С. Исследование триботехнических и эксплуатационных характеристик ЛКМ с матрицами из медных сплавов // Перспективные материалы�� – 2005�� – № 1�� – С�� 66-73�� 3�� Триботехнические характеристики и перспективы применения экономноармированных композитов на основе алюминиевых сплавов�� / А�� С�� Затуловский, А�� В�� Косинская, Е�� В�� Шарай и др�� // Композиционные материалы в промышленности�� – Ялта: Славполиком, 2002�� – С�� 38-39�� Рис. Механические свойства образцов: 1 – литой; 2 – после распыления и экструзии; 3 – композит (3 %мас�� WC) П ро чн ос ть н а ра зр ы в, к гс /м м 2 О тн ос ит ел ьн ое у дл ин ен ие , % 1 2 3 1 2 3 2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’20132� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 Щерецький В. О., Затуловський А. С. Зміна комплексу властивостей алюмоматричних матеріалів внаслідок зміцнення дискретними частинками Виконано дослідження впливу частинок Al 2 O 3 і WC розміром 50 нм –10 мкм на механічні властивості алюмінієвих сплавів А7 і АД31. Показано перспективність застосування ультрадисперсних частинок в алюмоматричних матеріа- лах триботехнічного призначення, які сприяють рівномірному зносу в парі тертя зі сталлю та збереженню рівня міцності матриці. Анотація aluminum based composites, reinforcement, mechanical properties wear, friction, tribology Keywords Shcheretskyi V. A., Zatulovskyi A. S. Effect of reinforcement by the discrete particles on a set of properties of the aluminum based materials Affect of 50 nm – 10 μm sized Al 2 O 3 and WC particles at mechanical properties of aluminum alloys А7 and АД31 was studied. Applicability of superdispersed particles for tribological aluminum based materials was shown. The particles promote steady wear mode with steel rods and maintains strength rate of matrix alloy. Summary Поступила 04��07��13 алюмоматричні композити, зміцнення, механічні властивості, знос, тертя, трибо- технікаКлючові слова 4�� Щерецкий А. А., Затуловский А. С., Щерецкий В. А. Консолидация микро- и нано-объектов как способ получения алюмоматричных композиционных материалов с комплексной композиционной составляющей // Спеціальна металургія: вчора, сьогодні, завтра�� – К��: КПІ, 2012�� – С�� 406-409�� 5�� Пат�� 36091 України, МПК6 B22F 3/00, C22C 1/00�� Спосіб одержання композиційних матеріалів з різним фракційним та хімічним складом компонентів наповнювача / В�� О�� Щерецький, С�� С�� Затуловський // Опубл�� 10��10��2008, Бюл�� № 19�� 6�� Кластерные и наноструктурные материалы / А�� П�� Шпак, Ю�� А�� Куницкий, В�� И�� Лысов и др�� – К��: Академпериодика, 2002�� – 540 с�� 7�� Горынин И�� В�� Исследования и разработки ФГУП ЦННИ КМ «Прометей» в области конструкционных наноматериа- лов // Нано-исследования и нано-разработки�� – 2007�� – Т�� 2, № 3-4�� – С�� 36-57�� 8�� Пат�� 25997 України, МПК6 C22C 1/10, C22C 21/00�� Антифрикційний композиційний матеріал для вузлів тертя-ковзання з ефектом самозмащування і низьким рівнем зношування / В�� О�� Щерецький, О�� А�� Щерецький, О�� Г�� Раздобарін // Опубл�� 27��08��2007, Бюл�� № 13�� 9�� Затуловский С. С., Щерецкий В. А. Применение комплексной порошково-литейной технологии получения композиционных материалов на основе промышленных Al сплавов, армированных дискретными частицами // Матер�� межд�� науч��-техн�� конф��«High Mat Tech»�� – К��: 2009�� – С�� 289�� 10�� Затуловский С. С., Щерецкий В. А. Литейно-порошковая технология получения композиционных материалов с широким диапазоном номенклатур и фракционных размеров компонентов армирующей составляющей // Матер�� межд�� науч��-техн�� конф��«High Mat Tech»�� – К��: 2009�� – С�� 299�� 11�� Ковтун В. А., Пасовец В. Н. Наноструктуры углерода: свойства и перспективы применения в порошковых композиционных материалах триботехнического назначения // Трение и износ�� − 2006�� – Т�� 27, № 2�� – С�� 206-215�� 12�� Щерецкий В. А., Затуловский С. С. Триботехнические характеристики алюмоматричных композитов с гибридными наполнителями, включающими наноуглеродные структуры // Литейн�� пр-во�� – 2008�� – № 11�� – С�� 11-13�� 13�� Затуловский С. С., Щерецкий В. А. Влияние добавок наноразмерного графита на триботехнические свойства композиционного материала АК7 + 60 % объемного содержания SiC // Процессы литья�� − 2008�� – № 3�� – С�� 64-67�� 14�� Щерецький В. О. Підвищення триботехнічних характеристик алюмоматричних композиційних матеріалів за рахунок комплексного армування // Металознавство та обробка металів�� − 2008�� – № 3�� – С�� 66-70��

Изменение комплекса свойств алюмоматричных материалов вследствие упрочнения дискретными частицами

Institution

Similar Items