Исследование влияния термической обработки на структуру и свой-ства дискретно-упрочнённых алюмоматричных композиционных сплавов системы Al-TiC

В начале ХХI века люди все чаще задаются вопросом, как улучшить уже имеющиеся на рынке материалы. Наука движется вперёд и то, что нам несколько десятилетий казалось невозможным, становится все реальнее. К открытию, несомненно, можно отнести и композиционные материалы - композиты. Что это такое? Это материалы, которые в своем составе имеют несколько компонентов. 

Основой любого композита является матрица, она состоит из металла, полимера или керамики. Армирование выполняется наполнителями в виде волокон, нитевидных кристаллов и различных частиц. С помощью этой методики можно конструировать материалы с заранее установленными свойствами. Использование композитов в производстве позволяет уменьшить массу конструкции при сохранении или улучшении ее механических характеристик.

Главная особенность композиционных материалов в том, что они значительно превосходят любой из своих составляющих компонентов по прочности, а также сопротивляемости температурным воздействиям. Следовательно, композит можно считать одним из самых прочных материалов. Можно с уверенностью сказать, что свойства композиционных материалов в разы превышают свойства составных компонентов.

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3

    1. ПОЛУЧЕНИЕ, СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

        МЕТАЛЛОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ…..8

         1.1. Общие сведения о композиционных материалах……………………8

         1.2. Классификация алюмоматричных композиционных материалов...10

         1.3. Методы изготовления алюмоматричных композиционных

                материалов……………………………………………………………12

              1.3.1. Твердофазные методы…………………………………………..13

              1.3.2. Жидкофазные методы…………………………………………..14

              1.3.2.1. Получение алюмоматричных композиционных материалов введением упрочняющей фазы извне (ex-situ) ………………………..………15

              1.3.2.2. Получение алюмоматричных композиционных материалов формированием упрочняющей фазы в расплаве (in-situ)................................19

         1.4. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез

                алюмоматричных композиционных материалов…………………...21

              1.4.1. Достоинства СВС среди in-situ методов………………..……..21

              1.4.2. Применение СВС для изготовления алюмоматричных

                        композиционных материалов………………………….……….22

         1.5. Термическая обработка алюмоматричных композиционных

                 сплавов………………………………………………………………..26

              1.5.1. Отжиг…………………………………………………….………26

              1.5.2. Закалка…………………………………………………………...38

              1.5.3. Старение…………………………………………………………43

              1.5.4. Горячая и холодная обработка давлением алюминиевых

                        сплавов…………………………………………………………...46

              1.5.5. Влияние термообработки и деформации на структуру Al

                       сплавов……………………………………………………………47

              1.5.6. Термообработка алюминия и его сплавов…………………….53

         1.6. Выводы по разделу и постановка цели исследования……………..59

    2. МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННХ СПЛАВОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОЦЕССА СВС……………………...61

         2.1. Характеристика исходных компонентов……………………………61

         2.2. Методика подготовки шихты. Проведение экспериментальных

                плавок…………………………………………………………………66

         2.3. Методы отбора проб…………………………………………………75

         2.4. Методика анализа образцов композиционных сплавов…………..76

         2.5. Методика анализа механических свойств………………………….77

         2.6. Термодинамический анализ СВС-реакций, протекающих в расплаве алюминия в процессе получения композиционных сплавов…………………79

         2.7. Термодинамический анализ синтеза композиционного сплава Аl-5%Cu-2%Mn-10%TiC с применением галоидной соли Na2TiF6 ……………...80

         2.8. Термодинамический анализ синтеза композиционного сплава Аl-5%Cu-4%Ni-10%TiC с применением галоидной соли Na2TiF6……………….84

    3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТАДИЙНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФАЗОВОГО СОСТАВА В ПРОЦЕССЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ………………………………….92

         3.1. Порядок образования CuAl2, MnAl6, NiAl3…………………………92

         3.2. Порядок образования CuAl2…………………………………………99

         3.3. Порядок образования MnAl6………………………………………...99

         3.4. Порядок образования NiAl3………………………………………...100

         3.5. Выводы по разделу………………………………………………….102

    4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ

        АЛЮМОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ СПЛАВОВ ДО И

        ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАРАБОТКИ……………………………104

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………..105

1. Колачев, Б.А., Елагин, В.И., Ливанов, В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов, 2017. - №2. – С.4-9.

2. Dong, Shuai Zhou., Jian, Tang., Feng, Qiu., Jin, Guo Wang., Qi, Chuan Jiang., Effects of nano-TiCp on the microstructures and tensile properties of TiCp/Al–Cu composites [Text] / Article / China, 2014, 1044-5803.

3. Dongshuai, Zhou., Feng, Qiu., Qichuan, Jiang., The nano-sized TiC particle reinforced Al–Cu matrix composite with superior tensile ductility [Text] / Article/ China, 2014, 0921-5093.

4. Белов, Н.А. Фазовый состав алюминиевых сплавов, Монография, 2009. – 235с.

5. Amosov, A.P., Luts, A.R., Latukhin, E.I., Rybakov, A.D., Novikov, V.A., Shipilov, S.I., Effect of alloying on structure and properties of particle –reinforced aluminum matrix composites Al/TiC produced by SHS in aluminum melt [Text] / Article / Russia, Samara State Technical University, 2018, 115 042002.

6. Young-Hee Cho, Jung-Moo Lee, Hwa-Jung Kim. Jong-Jin Kim and Su-Hyeon Kim, In situ synthesis of al/tic composites by combustion reaction in an aluminium melt [Text] / Article/ S. Korea, Division of Light Metals, Korea Institute of Materials Science, 642-831.

Сетевые ресурсы:

4. «Studwood». [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://studwood.ru/ (дата обращения: 15.03.2019).

Нормативно-техническая документация:

5. ГОСТ 1583-93 Сплавы алюминиевые литейные технические условия.