Электронный научный журнал
 
Diagnostics, Resource and Mechanics 
         of materials and structures
ВыпускиО журналеАвторуРецензентуКонтактыНовостиРегистрация

2017 Выпуск 6

2018 Выпуск 3
 
2018 Выпуск 2
 
2018 Выпуск 1
 
2017 Выпуск 6
 
2017 Выпуск 5
 
2017 Выпуск 4
 
2017 Выпуск 3
 
2017 Выпуск 2
 
2017 Выпуск 1
 
2016 Выпуск 6
 
2016 Выпуск 5
 
2016 Выпуск 4
 
2016 Выпуск 3
 
2016 Выпуск 2
 
2016 Выпуск 1
 
2015 Выпуск 6
 
2015 Выпуск 5
 
2015 Выпуск 4
 
2015 Выпуск 3
 
2015 Выпуск 2
 
2015 Выпуск 1

 

 

 

 

 

N. B. Pugacheva, I. Yu. Malygina, N. S. Michurov, E. I. Senaeva, N. P. Antenorova

EFFECT OF HEAT TREATMENT ON THE STRUCTURE AND PHASE COMPOSITION OF ALUMINUM MATRIX COMPOSITES CONTAINING SILICON CARBIDE

The paper studies the microstructure, phase and chemical compositions and hardness of composites with a D16 alloy matrix and SiC as a filler in the amounts of 10, 20 and 30 % after quenching from 540 °С followed by aging at temperatures of 120 and 170 °С. It has been found that the matrix has a grain structure, the grain size being determined by the size of the granules; namely, the coarser the granules (5 to 150 µm), the larger the grains (0.05 to 5 µm, respectively). Needle-shaped particles, up to 2 µm long and 0.5 µm wide, of the S-phase of Al2CuMg precipitate on the matrix grain boundaries. At a quenching temperature of 540 °С, all the reinforcing intermetallics dissolve in the metal matrix, with the formation of low-melting eutectics according to the reaction α + S(Al2CuMg) → L; eutectic structural constituents of two chemical compositions are formed – one including the copper- and zinc-enriched S-phase, the other containing magnesium. Herewith, the melt flows into the micropores among the filler particles, this being manifested especially clearly in the composite with 30 vol % SiC. Silicon carbide partially dissolves with the formation of Al4SiC4. Hardness measurements demonstrate that, after sintering, in the initial composites there are internal micropores at the interfaces of three and more SiC filler particles, and this decreases hardness from 107 HV 5 at 5% SiC to 71.6 HV 5 at 30 % SiC. Heating and holding at 540 °С increases the values of hardness due to lower porosity, these values being further increased by aging at 120 and 170 °C. It is proposed that heating to 540 °С be used to perform heat-deformation processing of the studied composites after sintering in order to decrease porosity, to ensure strong diffusion bonding of the matrix to the filler particles and to form the most homogeneous possible structure, aging at 120 or 170 °С being used for the final hardening of finished products.

Keywords: composite, matrix, filler, eutectics, quenching, aging, intermetallics, hardness

Н. Б. Пугачева, И. Ю. Малыгина, Н. С. Мичуров, Е. И. Сенаева, Н. П. Антенорова

ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ АЛЮМОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИТОВ С КАРБИДОМ КРЕМНИЯ

Исследована микроструктура, фазовый и химический составы и твердость композитов с матрицей из сплавов Д16 с содержанием наполнителя – карбида кремния SiC – 5, 10, 20 и 30 % после закалки от 540 °С и последующего старения при температурах 120 и 170 °С. Установлено, что матрица в исследованных композитах имеет зеренное строение, причем размер зерен определяется размерами гранул: чем крупнее гранулы (от 5 до 150 мкм), тем больше размер зерна (от 0,05 до 5 мкм) соответственно. Определено, что по границам зерен металлической матрицы выделяются частицы S-фазы Al2CuMg игольчатой формы, длина частиц достигает 2 мкм при ширине 0,5 мкм. При температуре 540 °С происходит растворение всех упрочняющих интерметаллидов в металлической матрице и образуется легкоплавкая эвтектика по реакции α+S(Al2CuMg) →L, после охлаждения которой формируются эвтектические структурные составляющие двух химических составов: первый включает S-фазу, обогащенную медью и цинком, а второй – магнием. При этом происходит затекание расплава в микропоры между частицами наполнителя, что особенно ярко проявилось в композите с 30 об. % SiC. При этом происходит частичное растворение карбида кремния с образованием соединения Al4SiC4. Замеры твердости показали, что в исходных композитах после спекания присутствуют внутренние микропоры на участках стыка трех и более частиц наполнителя SiC, что сказывается на уменьшении твердости от 107 HV 5 при 5 % SiC до 71,6 HV 5 при 30 % SiC. Нагрев и выдержка при температуре 540 °С привели к повышению значений твердости за счет снижения пористости, а старение при 120 и 170 °С дополнительно увеличило эти значения. Предложено использовать нагрев до 540 °С для проведения термо-деформационной обработки исследованных композитов после спекания для снижения пористости, установления прочных диффузионных связей между матрицей и частицами наполнителя, а также формирования максимально однородной структуры, а старение при 120 или 170 °С – для окончательной упрочняющей обработки готовых изделий.

Благодарности: Работа выполнена при частичной поддержке проекта РНФ № 14-19-01358 (в обла-сти исследованных материалов).

Ключевые слова: композит, матрица, наполнитель, эвтектика, закалка, старение, интерметаллиды. твердость

PDF        

 

импакт-фактор

 

МРДМК 2018 title=
МРДМК 2018

ЦКП Пластометрия
НЭБ РИНЦ
Google Scholar


РНБ

Учредитель:  Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук
Главный редактор:  Э.C. Горкунов
При цитировании ссылка на Электронный научно-технический журнал "Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures" обязательна. Воспроизведение материалов в электронных или иных изданиях без письменного разрешения редакции запрещено. Опубликованные в журнале материалы могут использоваться только в некоммерческих целях.
Контакты  
 
Главная E-mail 0+
 

ISSN 2410-9908 Регистрация СМИ в Роскомнадзоре Эл № ФС77-57355 от 24 марта 2014 г. © ИМАШ УрО РАН 2014-2018, www.imach.uran.ru