Экспериментальный раздел

Влияние степени деформации на структуру и свойства

Дисперсно-упрочненных алюмоматричных композиционных материалов

Введение

Использование интенсивной пластической деформации (ИПД) для получения объемных материалов с высоким уровнем механических свойств на сегодняшний день является одним из наиболее активно развивающихся направлений. Из ряда методов ИПД наибольшего внимания заслуживает винтовая экструзия (ВЭ). Микроструктурное измельчение при этом происходит за счет сдвиговой деформации [Влияние субмикрокристаллической структуры и включений на деформацию и разрушение алюминиевых сплавов и титана / С. А. Никулин, С. В. Добаткин, В. Г. Ханжин и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2009. – № 5(647). – С. 8–18; Валиев Р. З. Наноструктурные материалы, полученные методом интенсивной пластической деформации / Р. З. Валиев, И. В. Александров. – М.: Логос, 2000. – 272 c.]. Она позволяет получать сплавы с ультрадисперсной зеренной структурой, что приводит к резкому изменению их механических и физических свойств по сравнению с исходным состоянием.

Целью настоящей работы было исследование влияния основных технологических параметров винтовой экструзии на структуру и механические свойства полученных алюмоматричных композиционных материалов.

Экспериментальный раздел

В качестве исходных компонентов при приготовлении шихты для синтеза упрочняющей фазы (лигатуры) использовали порошки алюминия (марка ПА-4), титана (марка ПТХ-80) и углерода. Лигатуру системы Al-Ti-C получали по следующей технологической схеме. Исходные порошки титана и графита в необходимых пропорциях смешивали с порошком алюминия. Для исследований были выбрана смесь составом: 45% масс. Al, 11% масс. С, 44 % мас. Ti. Графит добавляли к титану с таким расчетом, чтобы в образцах после термического синтеза образовалось 55%, упрочняющей фазы TiC.

Исходные смеси прессовали под давлением 500 МПа, а термическую обработку шихты проводили в герметичной камере, заполненной технически чистым аргоном, на установке косвенного индукционного нагрева при температуре 950 ºС, 1 час.

Получение заготовок под винтовую экструзию осуществляется следующим способом. После синтеза и охлаждения брикеты лигатуры помещали в планетарную мельницу вместе с размольными шарами, заливали защитной жидкостью (спирт), чтобы обеспечивает защиту частиц порошков от окисления и интенсифицирует процесс размола, и проводили процесс размола при режимах, обеспечивающих получения порошков лигатуры размером до 5 мкм. После размола проводили сушку порошка и последующее его смешивание с порошком алюминия. Смесь порошков алюминия и лигатуры (Л), с содержанием последней 5 %, 10 % и 15 % масс., прессовали под давлением 500 МПа, полученные цилиндрические брикеты затем нагревали в электрической лабораторной печи СНОЛ 30/1300 до температуры 600-630 ^оС в течении 15 мин. Для снижения возможности проникновения кислорода через открытые поры заготовки перед нагревом покрывали защитной обмазкой на основе силикатного клея и графита, которая одновременно служила смазкой, облегчающей формообразование при обработке давлением. Заготовки получали интенсивной пластической деформацией методом винтовой экструзии (давление прессовании 550 МПа) на прессе ПД-476. Для создания при обработки материала условий близких к изотермическим контейнер штампа подогревали до температуры 600 ^оС нихромовой спиралью. Количество проходов при ВЭ изменялось от 1 до 3.

Микроструктуру полученных образцов исследовали с помощью металлографического микроскопа XJL-17AT. Травление образцов проводили в 40 %-ном растворе NaOH.

Для измерения твердости изготавливали продольные осевые шлифы, подвергавшиеся механическому полированию.

Дата добавления: 2015-12-08