limЛитье и металлургияLitiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY)1683-60652414-0406BNTU10.21122/1683-6065-2022-2-68-77lim-3461Research ArticleМатериаловедениеScience of materialsАлюминиевые композиты на основе высокопрочного сплава В95, обработанного активированными дисперсными частицамиAluminum composites based on high‑strength alloy B95 treated with activated dispersed particlesВолочкоА. Т.VolochkoA. Т.

г. Минск, ул. Купревича, 10.

volochkoat@mail.ruКовалькоМ. С.KovalkoM. S.

г. Минск, ул. Купревича, 10.

ПодболотовК. Б.PodbolotovK. B.

г. Минск, ул. Купревича, 10.

WangYangweiWangYangwei

г. Пекин

WangHaiyunWangHaiyun

г. Пекин

Физико‑технический институт НАН БеларусиБеларусьPhysical‑Technical Institute of the National Academy of Sciences of BelarusBelarusBeijing Institute of TechnologyКитайBeijing Institute of TechnologyChina202231052022026877Copyright © Волочко А.Т., Ковалько М.С., Подболотов К.Б., Wang Y., Wang H., 20222022Волочко А.Т., Ковалько М.С., Подболотов К.Б., Wang Y., Wang H.Volochko A.Т., Kovalko M.S., Podbolotov K.B., Wang Y., Wang H.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://lim.bntu.by/jour/article/view/3461

В работе представлены результаты исследований по получению композитов при обработке алюминиевого расплава на основе высокопрочного сплава В95 активированными дисперсными частицами нитридов (AlN, Si3N4, TiN), карбидов (SiC, TiC), наноструктурированного углерода (фуллереновой сажи), азотсодержащими компонентами (глицин C2H5NO2, карбамид CH4N2O). Приведена оценка прочностных свойств получаемых композитов от режимов активации шихты с дисперсными частицами и режимов термообработки материала. Показана возможность повышения прочностных характеристик литейного композита на 15–20 % за счет дополнительной механоактивации шихты и достижения после термической обработки предела прочности при сжатии 900–1050 МПа, твердости 150–160 НВ, модуля упругости 20–25 ГПа.

The paper presents the results of studies on the production of composites during the processing of aluminum melt based on high‑strength alloy B95 activated dispersed particles of nitrides (AlN, Si3N4, TiN), carbides (SiC, TiC), nanostructured carbon (fullerene carbon black), nitrogen‑containing components (glycine C2H5NO2, carbamide CH4N2O). The evaluation of the strength properties of the obtained composites from the activation modes of the charge with dispersed particles and the modes of heat treatment of the material is given. The possibility of increasing the strength characteristics of the casting composite by 15–20 % due to additional mechanical activation of the charge and achieving, after heat treatment, the compressive strength of 900–1050 MPa, hardness of 150–160 NV, elastic modulus of 20–25 GPa is shown.

алюминиевые композитывысокопрочные алюминиевые сплавыактивированные дисперсные частицы карбидовнитридовнаноструктурированного углерода для обработки расплавамодификаторылигатурыструктураантифрикционные свойстватехнология ex‑situ и in‑situaluminum compositeshigh‑strength aluminum alloysactivated dispersed particles of carbidesnitridesnanostructured carbon for melt treatmentmodifiersligaturesstructureantifriction propertiesex‑situ and in‑situ technologyReferencesАлюминий. Металловедение, обработка и применение алюминиевых сплавов / Под ред. А. Т. Туманова [и др.]; пер. с англ. М.: Металлургия, 1972. 663 с.Tumanov A.T. Aljuminij. Metallovedenie, obrabotka i primenenie aljuminievyh splavov [Aluminum. Metal science, processing and application of aluminum alloys]. Moscow, Metallurgija Publ., 1972, 663 p.Конструкционные высокопрочные сплавы на основе системы Аl – Zn – Mg – Cu (алюминий‑цинк‑магний): [электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.metmk.com.ua/18spr_alum.php.Konstrukcionnye vysokoprochnye splavy na osnove sistemy Al – Zn – Mg – Cu [Structural high‑strength alloys based on the Al‑ Zn‑Mg‑Cu system]. https://www.metmk.com.ua/18spr_alum.php.Магниевые и литейные алюминиевые сплавы: [электронный ресурс] – Режим доступа: https://viam.ru/magsplav.Magnievye i litejnye aljuminievye splavy [Magnesium and cast aluminum alloys]. https://viam.ru/magsplav.Сверхпрочные и высокопрочные сплавы системы Al–Zn–Mg–Cu: [электронный ресурс] – Режим доступа: https://viam.ru/al_wrought_1.Sverhprochnye i vysokoprochnye splavy sistemy Al–Zn–Mg–Cu [Superstrong and high‑strength alloys of the Al–Zn–Mg–Cu system]. https://viam.ru/al_wrought_1.Сенаторова, О. Г. Новые высокопрочные алюминиевые сплавы и материалы / О. Г. Сенаторова, O. E. Грушко, Е. А. Ткаченко и [др.] // Технология легких сплавов. 2007. № 2. С. 7–24.Senatorova O. G., Grushko O. E., Tkachenko E.A. Novye vysokoprochnye aljuminievye splavy i materialy [New highstrength aluminum alloys and materials]. Tehnologija ljogkih splavov = Light alloy technology, 2007, no. 2, pp. 7–24.Мухаммед, Абубакер Хан. Микроструктура и механические свойства сплава Al‑Zn‑Cu‑Mg, обработанного в процессе горячей штамповки с последующей термообработкой / Мухаммед Абубакер Хан, Янвей Ван, Мохамед А. А. фифи и др. // Materials characterization. 2019. № 157.Muhammed Abubaker Han, Janvej Van, Mohamed A.A. fifi. Mikrostruktura i mehanicheskie svojstva splava Al‑Zn‑Cu‑Mg, obrabotannogo v processe gorjachej shtampovki s posledujushhej termoobrabotkoj [Microstructure and mechanical properties of Al‑ZnCu‑Mg alloy processed in the process of hot stamping followed by heat treatment]. Materials characterization = Materials characterization, 2019, no. 157.Волочко, А. Т. Переработка и использование алюминиевых отходов в производстве порошков, паст, композиционных и керамических материалов / А. Т. Волочко. Минск: Беларуская навука, 2006. 302 с.Volochko A. T. Pererabotka i ispol’zovanie aljuminievyh othodov v proizvodstve poroshkov, past, kompozicionnyh i keramicheskih materialov [Processing and use of aluminum waste in the production of powders, pastes, composite and ceramic materials]. Minsk, Belaruskaja navuka Publ., 2006, 302 p.Bodla, F.A. Cost metals / F.A. Bodla, P. K. Rohatgi // A.F.S. Research Journal. 1970. Vol. 6. No 2. P. 81–82.Bodla F.A. Cost metals. F.A. Bodla, P. K. Rohatgi. A.F.S. Research Journal, 1970, vol. 6, no. 2, pp. 81–82.Волочко, А. Т. Алюминий: технологии и оборудование для получения литых изделий / А. Т. Волочко, М. А. Садоха. Минск: Беларуская навука, 2011. 387 с.Volochko A. T., Sadoha M.A. Aljuminij: tehnologii i oborudovanie dlja poluchenija lityh izdelij [Aluminum: technologies and equipment for the production of cast products]. Minsk, Belaruskaja navuka Publ., 2011, 387 p.Волочко, А. Т. Формирование структуры и свойств композитов, полученных при обработке алюминиевого расплава лигатурами, содержащими стеклоподобные углеродные частицы / А. Т. Волочко, А. А. Шегидевич, Д. В. Куис // Композиты и наноструктуры. 2014. Т. 6. № 2. С. 2–13.Volochko A. T., Shegidevich A.A., Kuis D. V. Formirovanie struktury i svojstv kompozitov, poluchennyh pri obrabotke aljuminievogo rasplava ligaturami, soderzhashhimi steklopodobnye uglerodnye chasticy [Formation of the structure and properties of composites obtained by processing aluminum melt with ligatures containing glass‑like carbon particles]. Kompozity i nanostruktury = Composites and nanostructures, 2014, vol. 6, no. 2, pp. 2–13.Чернышова, Т. А. Дискретно‑армированные композиционные материалы с матрицами из алюминиевых сплавов и их трибологические свойства / Т. А. Чернышова, Л. И. Кобелева, Л. К. Болотова // Металлы. 2001. № 6. С. 85–98.Chernyshova T.A., Kobeleva L. I., Bolotova L. K. Diskretno armirovannye kompozicionnye materialy s matricami iz aljuminievyh splavov i ih tribologicheskie svojstva [Discretely reinforced composite materials with aluminum alloy matrices and their tribological properties]. Metally = Metals, 2001, no. 6, pp. 85–98.Чернышова, Т. А. О модифицировании литых матричных композиционных материалов тугоплавкими наноразмерными частицами / Т. А. Чернышова, Л. И. Кобелева, И. Е. Калашников и [др.] // Металлы. 2009. № 1. С.79–87.Chernyshova T.A., Kobeleva L. I., Kalashnikov I. E. O modificirovanii lityh matrichnyh kompozicionnyh materialov tugoplavkimi nanorazmernymi chasticami [On the Modification of Cast Matrix Composite Materials with Refractory Nanosized Particles]. Metally = Metals, 2009, no. 1, pp. 79–87.Волочко, А. Т. Комплексная обработка силуминов дисперсными частицами и атомарным азотом / А. Т. Волочко, А. Ю. Изобелло, В. В. Овчинников // Литье и металлургия. 2009. № 3. С.218–226.Volochko A. T., Izobello A. Ju., Ovchinnikov V. V. Kompleksnaja obrabotka siluminov dispersnymi chasticami i atomarnym azotom [Complex treatment of silumins with dispersed particles and atomic nitrogen]. Lit’e i metallurgija = Foundry production and metallurgy, 2009, no. 3, pp.218–226.Гаврилин, И. В. Новое в технологии композиционного литья / И. В. Гаврилин, А. В. Свердлин // Литейное производство. 1996. № 9. С. 4–5.Gavrilin I. V., Sverdlin A. V. Novoe v tehnologii kompozicionnogo lit’ja [New in composite casting technology]. Litejnoe proizvodstvo = Foundry, 1996, no. 9, pp. 4–5.Волочко, А. Т. Огнеупорные и тугоплавкие керамические материалы / А. Т. Волочко, К. Б. Подболотов, Е. М. Дятлова. Минск: Беларуская навука, 2013. 385 с.Volochko A. T., Podbolotov K. B., Djatlova E. M. Ogneupornye i tugoplavkie keramicheskie materialy [Refractory and refractory ceramic materials]. Minsk, Belaruskaja navuka Publ., 2013, 385 p.Волочко, А. Т. Модифицирующее воздействие субмикронного диоксида кремния, структурированного наночастицами бора и титана, на процесс формирования микроструктуры и свойств поршневого сплава / А. Т. Волочко, A. M. Комаров, В. И. Комарова и [др.] // Весцi HAH Беларусi. Сер. фiз.‑тэхн. навук. 2010. № 2. С. 11–19.Volochko A. T., Komarov A. M., Komarova V. I. Modificirujushhee vozdejstvie submikronnogo dioksida kremnija, strukturirovannogo nanochasticami bora i titana, na process formirovanija mikrostruktury i svojstv porshnevogo splava [Modifying effect of submicron silicon dioxide structured by boron and titanium nanoparticles on the process of formation of the microstructure and properties of a piston alloy]. Vesti NAN Belarusi. Serija fiziko‑tehnicheskih nauk = Proccedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical‑technical series, 2010, no. 2, pp. 11–19.Волочко, А. Т. Развитие литейных технологий при формировании свойств материалов на основе алюминия с углеродом различного структурного состояния / А. Т. Волочко // Литье и металлургия. 2015. № 3. С. 5–11.Volochko A. T. Razvitie litejnyh tehnologij pri formirovanii svojstv materialov na osnove aljuminija s uglerodom razlichnogo strukturnogo sostojanija [Development of casting technologies during formation of properties of aluminum‑based materials with carbon of different structural condition]. Lit’e i metallurgija = Foundry production and metallurgy, 2015, no. 3, pp. 5–11.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.