Исследование и разработка технологии плавки и литья слитков борсодержащих композиционных алюминиевых сплавов с целью изготовления листов радиационно-защитного назначения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.04, кандидат наук Курбаткина, Елена Игоревна

• Курбаткина, Елена Игоревна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Курбаткина, Елена Игоревна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.1 Общие сведения о композиционных материалах

1.1.1 Основы теории композиционных материалов

1.1.2 Классификация композиционных материалов

1.1.3 Метало-матричные композиционные материалы

1.1.4 Представление о границе раздела «матрица-наполнитель» в композиционном материале

1.1.5 Основные типы связи по границе раздела «матрица-наполнитель» в композиционном материале

1.1.6 Смачиваемость и влияние флюса на смачиваемость

1.2 Алюмоматричные композиционные материалы (АМКМ)

1.2.1 Матрицы на основе алюминия

1.2.2 Марочные сплавы алюминия

1.2.3 Алюминиевые полуфабрикаты

1.2.4 Высокопрочные алюминиевые сплавы с добавками циркония и скандия

1.3 Алюмоматричные КМ с бором

1.3.1 Бор и его соединения в защите от нейтронов

1.3.2 Бориды титана

1.3.3 Взаимодействие бора с алюминием

1.3.4 Композиционные борсодержащие материалы на основе системы А1-2г-8с-В4С

1.3.5 Взаимодействие Бс, Ъх и Т1 с частицами В4С

1.3.6 Горячая прокатка и последующая термообработка

1.3.7 Механические свойства композиционных материалов на основе системы А\-Хх-8с-В4С

1.3.8 Жидкофазные способы производства ММКМ

1.4 Жидкофазные технологии получения КМ

1.4.1 Литейный способ производства ММКМ с использованием миксера

е

1.4.2 Литье из твердо-жидкого состояния

1.4.3 Пропитка под давлением

1.4.4 Распыление

Выводы по разделу

ГЛАВА И. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Исходные материалы

2.2 Приготовление сплавов

2.3 Расчет взаимодействия в расплаве

2.4 Определение химического состава сплавов

2.5 Количественный анализ бора

2.6 Определение газовой пористости

2.7 Приготовление металлографических шлифов

2.8 Сканирующая электронная микроскопия

2.9 Рентгенофазовый анализ

2.10 Измерение твердости

2.11 Термическая и термо-деформационная обработка

2.11.1 Термическая обработка сплавов системы АКП-В

2.11.2 Термо-деформационная обработка сплавов системы А1-Т1-В-Мд-Мп-2г-8с

2.11.3 Термо-деформационная обработка сплавов системы Al-B-Mg-Si-Cu

2.12 Механические свойства

2.13 Коррозионная стойкость

2.14 Теплопроводность

ГЛАВА III. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПЛАВКИ НА СТРУКТУРУ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ СПЛАВОВ

3.1 Исследование лигатуры А1-5%В

3.1.2 Микроструктура лигатуры А1-5%В

3.1.3 Исследование фазового состава лигатуры А1-5% В

3.2 Выбор печи для плавки сплавов

Выводы по разделу

ГЛАВА IV. СПЛАВЫ СИСТЕМЫ Al-Ti-B

4.1 Теоретический расчет взаимодействия в системе Al-Ti-B

4.2 Микроструктура сплава Al-3% Ti-2% В

4.3 Деформационная обработка

4.4 Механические свойства

Выводы по разделу

ГЛАВА V. СПЛАВЫ СИСТЕМЫ Al-Mg-Mn-Ti-B-Zr-Sc

5.1 Теоретический расчет взаимодействия в системе Al-Tí-B-Mn-Mg-Zr-Sc

5.2 Микроструктура сплава №2 Al-2% Mn-2% B-l,5%Ti-0,25% Zr -0,1% Se

5.3 Микроструктура сплава Al-4% Mg-1% Mn-2% В-1,5% Ti-0,3% Se

5.4 Микроструктура сплава №4 Al-4% Mg-1% Mn-2% B-0,3% Se

5.5 Механические свойства

Выводы по разделу

ГЛАВА VI. СПЛАВЫ СИСТЕМЫ Al-B-Mg-Si-Cu

6.1 Теоретический расчет взаимодействия в системе Al-B-Mg-Si-Cu

6.2 Влияние температуры плавки на структуру сплавов

6.3 Микроструктура группы сплавов Al-B-Mg-Si-Cu

6.5 Микрорентгеноспектральный анализ сплава №6 А1-2% В-1,5% Mg-0,6% Si-0,2% Cu

6.6 Деформационная обработка

6.7 Механические свойства

Выводы по разделу

ГЛАВА VII ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

7.1 Концентрация бора в сплаве

7.2 Коррозионная стойкость

7.3 Механические характеристики при повышенных температурах

7.4 Теплопроводность

Выводы по разделу

4

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка технологии плавки и литья слитков борсодержащих композиционных алюминиевых сплавов с целью изготовления листов радиационно-защитного назначения»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время теме создания новых функциональных и конструкционных материалов, обладающих повышенными свойствами, уделяется большое внимание в фундаментальных и прикладных исследовательских работах. Особое место в научных исследованиях занимают алюмо-матричные композиционные материалы и сплавы (АМКМ и АМКС), благодаря уникальному сочетанию свойств, прежде всего низкой плотности, как правило, высокой удельной прочности, дешевизне, что позволяет их использовать в автомобиле- и судостроении, космической и ядерной промышленности.

Однако вопрос технологии получения таких материалов до сих пор остается открытым. Выбор способа производства АМКМ обусловлен многими факторами, наиболее важными из которых являются: упрочение материала, получение заданного распределения армирующего компонента, хорошая связь между матрицей и наполнителем, отсутствие химического взаимодействия на границе раздела фаз. Последнее время широкое распространение получили жидкофазные технологии производства АМКС, потому, что они зачастую значительно экономически выгоднее, технологически проще и обеспечивают высокие механические свойства материала за счет сильной связи на границе матрица-наполнитель. Но взаимодействие армирующих компонентов с матрицей, формирование структуры и свойств недостаточно изучены, что осложняет промышленное применение таких технологий.

АМКМ, легированные бором, обладают уникальным сочетанием таких свойств, как низкая удельная плотность, прочность, коррозионная стойкость, хорошая теплопроводность, а также способность поглощать тепловые нейтроны. Это делает их незаменимыми в качестве радиационно-защитных конструкционных материалов в ядерной энергетике. Однако, в настоящее время в России нет промышленного производства АМКМ и АМКС данного класса. Поэтому создание новых борсодержащих АМКС, с высокими физико-механическими характеристиками и разработка жидкофазных технологий их производства является актуальной задачей.

Актуальность работы подтверждается выполнением ее в соответствии с тематическими планами университета на НИР и ОКР по следующим проектам:

- Государственный контракт № 14.527.12.0015 в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» по теме «Разработка технологии производства конечных изделий из алюмо-матричных композиционных наноматериалов (АМНК) методами пропитки преформ алюминиевыми сплавами и путем финальной термомеханической

обработки заготовок АМНК, полученных методами механического легирования и горячей консолидации»

Договор с ООО «Симбирская Литейная Компания» на выполнение работ 2-03/11 «Разработка технического задания на алюминиевый боронаполненный (борсодержащий) композиционный материал» от 20 марта 2012 г.

Грант 2012-2014 года на получение стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам СП-1261.2012.2 по теме «Исследование и разработка борнаполненных алюмо-матричных композиционных материалов, обладающих повышенными технологическими и эксплуатационными свойствами»

Цель работы.

Разработка научных основ технологии плавки и литья слитков алюмо-матричных композиционных сплавов, легированных бором, предназначенных для получения листового проката радиационно-защитного назначения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучение взаимодействия химических элементов и особенностей фазообразования в системах Al-B-Ti, Al-B-Ti-Mg-Mn-Zr-Sc и Al-B-Mg-Si-Cu в процессе плавки с целью оптимизация составов матричных сплавов.

2. Разработка технологических режимов плавки, литья и деформационно-термической обработки слитков борсодержащих алюминиевых композиционных сплавов, обеспечивающих получение листов с равномерным распределением дисперсных боридных включений.

3. Исследование структуры и эксплуатационных свойств разработанных борсодержащих композиционных сплавов.

Научная новизна работы:

1. На основе количественного анализа многокомпонентных фазовых диаграмм определены закономерности химического взаимодействия бор-содержащих частиц и алюминиевого расплава в системах Al-B-Ti, Al-B-Ti-Mg-Mn-Zr-Sc и Al-B-Mg-Si-Cu, позволяющие прогнозировать фазообразование применительно к жидкофазной технологии производства слитков борсодержащих алюминиевых композиционных сплавов.

2. Показано, что в сплавах системы Al-Ti-B-Mg-Mn-Zr-Sc цирконий и скандий взаимодействуют с термодинамически не стабильными в данной системе частицами АШп, А1Вг. Это резко затрудняет реализацию дисперсионного твердения за счет образования частиц LI2 (A^Zr и AI3SC), а, следовательно, и создание термостойких

борсодержшцих композиционных сплавов по жидкофазной технологии. Рекомендуется использовать жидкофазную технологию замешивания термодинамически устойчивых в данных системах соединений (например, Т1В2, ТхЪг), что позволит обеспечить максимальное упрочнение.

3. На примере системы АЬВ-Г^-БьСи обосновано и показано, что для получения листов с повышенным уровнем механических характеристик (ов >300 МПа) необходимо введение в матричный сплав избыточного магния (1,3-1,9 %) по сравнению с концентрацией, оптимальной для сплавов бххх серии (0,5-1%).

Практическая значимость работы.

о С использованием теоретических и экспериментальных подходов предложены рекомендации по выбору составов и режимов плавки и литья борсодержащих композиционных алюминиевых сплавов, которые направлены на получение структуры с равномерным распределением дисперсных боридов. На составы и технологические режимы оформлено 2 патента (№2496902 и №2496899), 1 заявка на патент (№ 2013129492) и 2 ноу-хау (№ 5-004-2013 ОИС и № 80-004-2013 ОИС);

о Разработаны технические условия ТУ 181411-002-69619150-2013 на слитки из алюминиевого сплава «БОРОЛИТ», обладающего повышенной прочностью (а„ >300 МПа);

о Составлены и согласованы с ООО НПП «Металл-Композит» технологические рекомендации на режимы плавки, литья и деформационно-термической обработки борсодержащего композиционного материала «БОРОЛИТ повышенной прочности» применительно к условиям предприятия;

На защиту выносятся:

о Закономерности фазо- и структурообразования в системах А1-В-Т1, А1-В-'П-М§-Мп-2г-8с и А1-В-Мц-8ьСи при различных условиях плавки.

о Обоснование составов алюминиевых борсодержащих композиционных сплавов, особенностей технологии их выплавки и литья слитков, а также режимов получения из слитков листов.

о Результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств алюминиевых борсодержащих композиционных сплавов.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: VI международная научно-практическая конференция «Прогрессивные Литейные Технологии» (2011, Москва, Россия); 19-й международный

симпозиум по метастабильным, аморфным и наноструктурным материалам «ISMANAM» (2012, Москва, Россия); VII международная научно-практическая конференция «Прогрессивные Литейные Технологии» (2013, Москва, Россия); Международная конференция по нанотехнологиям «ICN+T» (2013, Париж, Франция); Ежегодная конференция посвященная легким метало-матричным композиционным материалам «TMS» (2014,Сан-Диего,США).

Публикации

По теме исследования опубликовано 10 работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах из перечня ВАК и 2 патента РФ.

Достоверность результатов

Достоверность результатов обеспечена использованием современных аттестованных методов исследования, а также статистической обработкой данных.

Личный вклад автора

Диссертация является законченной научной работой, в которой обобщены результаты исследований, полученные лично автором и в соавторстве. Автору работы принадлежит основная роль в получении и обработке экспериментальных данных, анализе и обобщении результатов. Обсуждение и интерпретация полученных результатов проводилась совместно с научным руководителем и соавторами публикаций. Основные положения и выводы диссертационной работы сформулированы автором.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, общих выводов, списка использованных источников и 3 приложений. Диссертация изложена на 131 странице, содержит 42 таблицы, 59 рисунков, 10 формул. Список использованной литературы содержит 157 источников.

ГЛАВА I. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Общие сведения о композиционных материалах

1.1.1 Основы теории композиционных материалов

Композиционными называются материалы, обладающие следующей совокупностью признаков: не встречаются в природе, поскольку созданы человеком; состоят из двух или более компонентов, различающихся по своему химическому составу и разделенных выраженной границей; имеют новые свойства, отличающиеся от свойств составляющих их компонентов; неоднородны в микро-масштабе и однородны в макромасштабе; состав, форма и распределение компонентов «запроектированы» заранее; свойства определяются каждым из компонентов, которые в связи с этим должны быть в материале в достаточно больших количествах (больше некоторого критического содержания) [1]. Современная наука изучает и широко использует возможности, заложенные в идею создания композиционных материалов. За счет выбора армирующих элементов, варьирования их объемной доли в матричном материале, а также размеров, формы, ориентации и прочности связи по границе «матрица-наполнитель», свойства композиционных материалов можно регулировать в значительных пределах. Применение композитов позволяет резко снизить массу летательных аппаратов, автомобилей, судов, повысить их дальность действия, увеличить КПД двигателей, а также создать новые конструкции, работоспособность которых ранее лимитировалась отсутствием необходимых материалов.

1.1.2 Классификация композиционных материалов

Классифицируют КМ по следующим основные признакам: материалу матрицы и армирующих элементов, геометрии компонентов, структуре и расположению компонентов, методу получения. Иногда КМ разделяют по назначению, но так как одни и те же КМ могут иметь различное назначение, то этот принцип классификации используется редко. Полная характеристика КМ должна содержать все указанные признаки, на практике же обычно ограничиваются одним или двумя из них.

Общее название КМ, как правило, происходит от материала матрицы. КМ с металлической матрицей называют ММКМ» с полимерной — ПКМ, с неорганической — неорганическими НКМ. КМ, содержащий два и более различных по составу или природе матричных материала, называется полиматричным.

Для металлических и неорганических КМ пока нет четко установленной номенклатуры. Чаще других используется двойное обозначение: вначале пишут материал матрицы, затем — материал упрочнителя [1-3].

В соответствии с классификацией по методам получения КМ подразделяются на КМ, полученные жидко- и твердофазными методами, методами осаждения — напыления и комбинированными методами (здесь указаны только главные технологические приемы, обеспечивающие окончательное формирование материала). К жидкофазным методам относятся пропитка (например, пропитка арматуры полимерами или расплавленными металлами), а также направленная кристаллизация сплавов. К твердофазным — прессование, прокатка, экструзия, ковка, штамповка, уплотнение взрывом и другими динамическими методами, диффузионная сварка, волочение и т. П. Комбинированные методы заключаются в последовательном или параллельном применении нескольких методов. Например, плазменное напыление используется как предварительная операция, а в качестве окончательной применяется прокатка или диффузионная сварка.

Физико-механические свойства ММК определяются свойствами компонентов: матрицы и армирующего наполнителя. В качестве наполнителя могут быть использованы волокна, дискретные волокна и частицы. При разработке ММК с повышенными эксплуатационными характеристиками эффекта можно добиться как модифицированием матрицы, так и подбором наполнителя.

1.1.3 Метало-матричные композиционные материалы

В настоящее время, метало-матричные композиционные материалы (ММКМ) стали важным классом функциональных и конструкционных материалов [4], используемым практически во всех отраслях науки и техники [5]. ММКМ сочетают в себе свойства как металлической матрицы (пластичность, высокая ударная вязкость), так и керамического упрочнителя (высокая прочность и модуль упругости) [6-9]. В качестве наполнителей используются простые вещества (например, С, В, или химические соединения: карбиды (например, ЭЮ, В4С, ТЮ), бориды (например,"ПВг, А1Вг, СгВ), оксиды (например,АЬОз). Добавление таких керамических наполнителей, как ЛВг, А1Вг, БЮ, АЬОз, В4С, 2гВг в алюминиевую матрицу не значительно влияет на плотность материала, но значительно увеличивает удельную прочность [10] и добавляет функциональные свойства. Хорошо известно, что бор и его соединения обладают большой величиной сечения поглощения тепловых нейтронов и являются не заменимыми при разработке материалов радиационной защиты.

Керамическая составляющая может иметь вид непрерывного или дискретного волокна, частиц [6, 7], как показано на рисунке 1.1 .

й * | > 4 ' Г '>

Г* •

I

Частицы

I

Н

- /

Непрерывное мулмиволонкно

НИ •

I

ч\ V/

Дискретные волокна

("усы")

-У1

у

Непрерывное моноволокно

Рисунок 1.1— Армирующий наполнитель в ММКМ

На первых этапах развития науки и технологии ММКМ, большое внимание уделялось материалам, упрочненным непрерывными волокнами [9]. Однако, промышленное применение этих композитов вряд ли возможно, из-за высокой стоимости армирующих волокон и методов производства, а также таких проблем, как контакт волокно-волокно, микроструктурная неоднородность, межфазное взаимодействие, разрушение хрупкого волокна в процессе производства [6, 9]. В конце 1970- годов на смену непрерывным волокнам приходят так называемые «усы». ММКМ, упрочненные дискретными волокнами, обладают более высокой прочностью и лучшей термической стабильностью по сравнению с ММКМ, упрочненными частицами, однако высокая стоимость дискретных волокон и проблема разрушения «усов» в процессе консолидации сильно затрудняет их промышленное производство [6, 9].

Алюминиевая матрица обладает такими свойствами, как малый удельный вес, высокие механические свойства, коррозионная стойкость, его достаточно низкая температура плавления обеспечивает технологичность, вместе с тем изделия из алюминия могут обладать жаростойкостью и жаропрочностью. Большинство современных работ

сфокусировано на дискретных наполнителях, из-за большей простоты изготовления, снижения издержек производства и относительно изотропным свойствам [11].

1.1.4 Представление о границе раздела «матрица-наполнитель» в композиционном материале.

Первостепенное значение при проектировании любого композиционного материала имеет вопрос о границе раздела между матрицей и наполнителем (рисунок 1.2) [1, 2, 12, 13]. Его важность обусловлена тем, что состояние указанной границы раздела определяет эффективность (или неэффективность) армирования композита тем или иным наполнителем. Граница раздела обеспечивает связь матрицы с армирующим элементом, необходимую для передачи и распределения нагрузки между составляющими композита.

Рисунок 1.2 - Схематическое изображение границы раздела между матрицей и наполнителем 1 - матрица, 2 - волокно (наполнитель), 3 - граница (поверхность) раздела,

Р - нагрузка прикладываемая к волокну для вытягивания его из матрицы. [13]

Ранее было установлено [13] что, композиты с малой толщиной границы раздела между матрицей и наполнителем, чаще всего, имеют более предпочтительные механические характеристики. Это объясняется тем, что длина поперечной трещины, зародившейся по границе раздела, слишком мала (она соответствует толщине границы), чтобы инициировать разрушение армирующего элемента. В этом случае концентрация напряжений у вершины такой трещины намного меньше концентрации напряжений, обусловленных наличием внутренних дефектов, содержащихся в объеме самого армирующего элемента.

Важнейшей характеристикой композиционного материала является стабильность границы раздела. Имеется в виду стабильность неизменность или постоянство фазового состава и структуры при заданных условиях эксплуатации: температуре, давлении, времени, газовой среде и внешней нагрузке.

Стабильность границы раздела призвана обеспечить высокую эксплуатационную надежность композита в течение всего времени его службы. Если при использовании

3

1 2

Р

композита в тех или иных условиях значительно изменяется фазовый состав его границы (т.е. происходит образование новых химических соединений с увеличением или уменьшением объема) и структура границы (например, значительный рост зерен вследствие рекристаллизации или возникновение диффузионной пористости), то это неминуемо приведет к резкому разупрочнению материала. Его невозможно использовать в качестве элементов конструкций, поскольку граница раздела в таком композите является нестабильной. Для получения стабильной границы в создаваемом композите следует рассматривать вопрос о термодинамической совместимости составляющих его фаз.

1.1.5 Основные типы связи по границе раздела «матрица-наполнитель» в композиционном материале.

Можно выделить следующие типы связи по границе раздела «матрица-наполнитель»[1, 2,12, 13]:

1. Механическая связь. Она реализуется в том случае, если армирующий элемент имеет шероховатую поверхность, а химическое взаимодействие между ним и матрицей отсутствует. Прочность такой связи обеспечивается исключительно за счет сил трения по границе раздела и может существенно увеличиваться при передаче на армирующие элементы сжимающих напряжений. В качестве примера механической связи можно рассмотреть связь, возникающую в композите «алюминиевая матрица - вольфрамовые волокна» (рисунок 1.3 а). Для исключения взаимодействия алюминия с вольфрамом на нее наносили тонкий слой углерода. В условиях эксперимента образования карбидов вольфрама и алюминия не происходило вследствие скоротечности процесса пропитки. Таким образом, по границе раздела имеет место чисто механическая связь.

о

0,1 -0,2 мм

Рисунок 1.3 - Схематическое представление формирования механической и реакционной связи по границе раздела «матрица - наполнитель», а - механическая связь в КМ А1-\У(волокно), где 1 - А1-матрица, 2 - \У-проволока, 3 - промежуточный С-слой, <тсж -сжимающие напряжения приложенные поперек волокна. Б - реакционная связь в КМ: Т> В(волокно), где 1 -матрица, 2 -армирующий компонент, 3 - слой продукта реакции[13]

2. Реакционная связь. Такая связь возникает, если по границе раздела в результате химической реакции образуется новое соединение или твердый раствор. Например, реакционная связь возникает по границе титановой матрицы с борным волокном. При термообработке такого композита (в защитной газовой среде) в тонком слое синтезируется новое соединение - диборид титана (Т1В2), как продукт реакции матрицы и волокна [14]. Структура этого материала показана на рисунки 1.36 и 1.4.

з

Рисунок 1.4 - Структура границы раздела (поперечное сечение) в композите ТьВ (волокно) 1 - титановая матрица, 2 - борное волокно, 3 - граница раздела ПВ2. [14].

Реакционная связь может возникать в результате последовательности обменных реакций. Тогда ее иногда рассматривают как самостоятельный тип и называют обменно-реакционным типом связи. Хорошим примером такой связи является связь, возникающая по границе раздела титано-алюминиевой матрицы с борным волокном. В результате термообработки в защитной атмосфере между матрицей (АШ - твердый раствор) и волокном протекают обменные реакции в две стадии:

А Ш(тв. р.р) + В —► Т1В2 + А1В2 (1.1)

Т1 + А1В2 -> ТШ2 + АШ (тв. р.р) (1.2)

При образовании реакционной связи толщина слоя продукта реакции определяется интенсивностью процесса диффузии.

3. Оксидная связь. Она может быть рассмотрена как частный вид реакционной связи, поскольку по границе раздела в результате химической реакции образуются оксидные соединения. Оксидная связь возникает всегда, если в качестве матрицы и армирующих элементов используются вещества, содержащие природные поверхностные

оксидные пленки. Они присущи, например, алюминию, бору, карбиду и нитриду кремния вследствие их повышенного химического сродства к кислороду[15]. Если термообработку композита типа алюминиевая матрица - волокно, выбранное из ряда В, БЮ, 81зК4, провести в защитной атмосфере по специально отработанному режиму, обеспечивающему сохранение целостности поверхностных оксидных пленок матрицы и волокна, то их связь реализуется через указанные оксидные пленки. В этом случае происходит диффузия по аниону (О'2) в направлении к компоненту, для которого образование оксида сопровождается наибольшим понижением энергии Гиббса. Для композита «алюминиевая

л

матрица - борное волокно» диффузия О" будет наблюдаться от волокна к матрице. При этом по поверхности раздела оксидных пленок будет происходить погашение анионных вакансий за счет направленного тока О'2 от бора к алюминию. Таким образом, вследствие массопереноса произойдет диффузионное сращивание (сшивание) оксидных пленок. Оксидная связь может реализовываться в композите, представляющем собой алюминиевую матрицу, армированную проволокой из нержавеющей стали (Ре-№-Сг). При условии сохранения целостности поверхностных оксидных пленок при изготовлении такого композиционного материала, по поверхности раздела матрицы и армирующего элемента в процессе термообработки могут образоваться шпинели состава - МАЬО,*; №Сгг04, а также твердый раствор оксидов (БегОз + СГ2О3 + АЬОз).

4. Адгезионная связь. В данном случае связь между матрицей и упрочнителем достигается посредством действия Ван-дер-Ваальсовских сил. Примером композита, в котором имеет место такая связь, является композит: (армирующий компонент) — Си (матрица). На рисунке 1.5 показан поперечный срез такого композиционного материала, полученного путем вакуумной пропитки пучка из вольфрамовой проволоки [12].

3

Рисунок 1.5- Структура границы раздела (поперечное сечение) в композите Си-\¥ (волокно) 1 — медная матрица, 2 - вольфрамовое волокно, 3 - граница раздела [12].

5. Смешанная связь. Это совокупность двух или нескольких вышеперечисленных типов связи, которые могут одновременно реализоваться по поверхности раздела того или иного композита [2]. На рисунке 1.6 показано прорастание кристаллов А1Вг по границе раздела через разрывы оксидных пленок при температуре 499°С и времени изотермической выдержки, варьируемом от 0,5 до 165 часов [12]. Можно наблюдать увеличение выхода фазы АШ2 с возрастанием времени изотермической выдержки.

Рисунок 1.6- Структура границы раздела (поперечное сечение) в композите А1-В (волокно), изменяющаяся в результате изотермической выдержки а -0,5 ч., б -5 ч., в - 12 ч., г - 165 ч. При температуре 499 °С 1 - алюминиевая матрица, 2 - борное волокно, 3 граница раздела, 4 - прорастающие кристаллы А1В2. [12].

1.1.6 Смачиваемость и влияние флюса на смачиваемость

Смачиваемость — одна из важных характеристик межфазного взаимодействия в КМ, учитываемая при получении жидкофазными методами. Получение КМ методом пропитки и обеспечение прочной связи между компонентами возможно только при условии, что жидкая матрица смачивает поверхность армирующих элементов. При анализе процессов смачивания используется коэффициент поверхностного натяжения, характеризующий силу поверхностного натяжения, приходящуюся на единицу длины свободной поверхности и действующую в направлении, перпендикулярном этой линии.

Коэффициенты поверхностного натяжения расплавов чистых металлов при температуре плавления приведены в таблице 1.1. Свободная поверхностная энергия металлов сильно зависит от наличия примесей. Небольшие добавки в расплавленный металл поверхностно-активных веществ приводят к резкому снижению величины [16-17]. Таблица 1.1 — Коэффициенты поверхностного натяжения расплавов чистых металлов при температуре плавления [14].

Металл ож, Н/м Металл 0Ж,Н/М Металл Ож, Н/м Металл Ож, Н/м

Алюминий 0,914 Иттрий 0,900 Ниобий 2,150 Скандий 0,800

Вольфрам 2,300 Кадмий 0,558 Палладий 1,600 Тантал 2,400

Гафний 1,460 Магний 0,569 Платина 1,740 Титан 1,390

Германий 0,600 Медь 1,351 Рений 2,500 Торий 1,050

Железо 1,134 Молибден 2,050 Родий 2,050 Хром 1,590

Индий 0,559 Никель 1,810 Селен 0,106 Цирконий 1,400

Наиболее полно механизм воздействия флюсов на процесс смачивания и растекания расплава по поверхности твердого металла может быть объяснен с позиции влияния флюса на соотношение величин поверхностных натяжений. Флюс может улучшить растекание жидкого металла по поверхности твердого только в том случае, если он уменьшает поверхностное натяжение расплава и увеличивает поверхностное натяжение жидкого металла. Это следует, прежде всего, учитывать при подборе состава солей для флюсов. Для обеспечения хорошего растекания необходимо, чтобы поверхностное натяжение твердого металла было возможно большим, а удаление оксидных пленок с поверхности твердого металла будет улучшать растекание расплава по нему. В состав флюса должны входить компоненты, обладающие травящими свойствами, так как они, очищая поверхность твердого металла от оксидной пленки, улучшают смачивание его расплавом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Курбаткина, Елена Игоревна, 2014 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Портной К.И., Салибеков С.Е., Светлов И.Л., Чубаров В.М. Структура и свойства композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1979.255с.

2. Батаев А.А, Батаев В.А Композиционные материалы: строение, получение, применение: Учеб. Пособие. М.: Университетская книга; Логос. 2006.400 с.

3. Крупин А.В., Чернышев В.Н., Козерадский С.А. Теория и технология обработки давлением композиционных материалов, раздел: Признаки, классификация и принципы упрочнения композиционных материалов. М.: «МИСИС». 1990г. 104с.

4. Lakshmi S., Lu L., Gupta M. // Journal of materials processing technology. 1998. Vol. 73. P. 160.

5. Natarajan S., Narayanasamy R., Babu K., Dinesh G., Anilkumar В., Sivaprasad K. // Materials and Design. 2009. Vol. 30, №7. P. 2521.

6. Ibrahim L.A., Mohamed F. A., Lavernia E. J. // Journal of Materials Science. 1991. Vol. 26, №5. P. 1137.

7. Suresh S., Mortensen A., Needleman A. Fundamentals of Metal-Matrix Composites. Boston; London; Oxford [etc.]: Butterworth-Heinemann. 1993.

8. Chawla N., Chawla К. K. Metal Matrix Composites. New York: Springer. 2006.

9. Miracle D. B, Donaldson S. L. // ASM International Handbook Committee, ASM Handbook. Volume 21, Composites (Material Park, Ohio, 2001). ASM International, 2001. P 3.

10. . Yue N.L., Lu L., Lai M.O. // Composite structures. 1999. Vol. 47. P. 691.

11. . Campbell F.C. Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials. New York: Elsevier, 2006.

12. Поверхности раздела в металлических композитах/ Под ред. А.Г. Меткалфа, М.: Мир, 1978.

13. Дисперсноупрочненные волокнистые и слоистые неорганические композиционные материалы: учебное пособие / под редакцией академика РАН А.А. Ильина. М.:МГИУ 2010,230 с.

14. Петрунин И.Е. Физико-химические процессы при пайке. -М.: Высш. Шк., 1972.-280 с.

15. Физические величины: справочник/ под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. М.: Энергоатомиздат. 1991.1232 с.

16. Найдич Ю.В., Колисниченко Г.А. Взаимодействие металлических расплавов с поверхностью алмаза и графита. — Киев: Наук. Думка, 1967. - 89с.

17. Пацкевич И.Р., Деев Г.Ф. Поверхностные явления в сварочных процессах. -М.: Металлургия, 1974. - 120 с

18. ГОСТ 11069-2001

19. Материалы в машиностроении: Справочник / Под ред. И.В. Кудрявцева: В5-ти т. - М.: Машиностроение, 1967. -Т.1. 303с.

20. Машиностроительные материалы : Крат. Справ. / Под ред. Раскатова В.М. -2е изд., переаб. И доп. - М.: Машиностроение, 1969. — 351 с.

21. ГОСТ 618-73

22. ГОСТ 745-79

23. ГОСТ 7871-75

24. ГОСТ 1589-93

25. Золоторевский B.C., Белов H.A. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. - М.: МИСиС, 2005,376 с.

26. MolssanH. Preparationetproprietesduborarede'fer. — Ibid., 1895, v. 120, p. 173.

27. Nowotny H. е. а. Die Dreistoffe: Titan — Bor — Kohlenstoff und Titan — Bor —Stickstoff. —«Monatsh. Chem.», 1961, Bd 92, No. 2, S. 403—414.

28. Wedekind E., Horst G. Synthese von Bonden im elekfrischen Vakuumofen. Vanadium — Borid — VB. — «Ber. Atsch. Chem. Ges.», 1913, Bd 46, S. 1198.

29. Brown P. J., Cox J. I.. Charge and Spin Density Distribution In the Ferromagnetic Alloy Fe2B. — «Phil. Mag.», 1971, v. 23, N 183, p. 705—725.

30. Andersson S., Kiessling R. Investigations on the Binary Systems of Boron with Chromium, Columbium, Nickel and Thorium, Including a Discussion of the Phase «TiB» in the Ti—В System. — «Acta chem. Scand.», 1950, v. 4, p. 160—164.

31. Blumenthal H. Production of transition metal diborides and their solid solutions from metal oxides and boron oxide. — «Powder Metallurgy. Bull.», 1956, v. 7, N 3-6, p. 70— 81.

32. Y. Harada and D. C. Dunand: Scripta Mater., 2003,48,219-222.

33. G. M. Novotny and A. J. Ardell: Mater. Sei. Eng., 2001, A 318,144-154.

34. A. Tolley, V. Radmilovic, U. Dahmen. Scr. Mater., 2005, vol. 52, pp. 621-625.

35. B. Forbord, H.Hallem, K.Marthinsen. The effect of alloying elements on precipitation and 120ecrystallization in Al-Zr alloys. Proceedings of the 9th International Conference of aluminium alloys (2004).

36. Properties of Aluminum Alloys: Tensile, Creep and Fatigue Data at High and Low Temperatures / Editor J. Gilbert Kaufman. ASM International and The Aluminum Association, 1999.

37. Промышленные алюминиевые сплавы: Справ. Изд./ Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М. и др. 2-е изд.,-М.: Металлургия, 1984. 528с.

38. Применение алюминиевых сплавов: Справ. Изд./ Альтман М.Б., Андреев Г.Н., Арбузов Ю.П. и др. -М.: Металлургия, 1985. 352 с.

39. Добаткин В.И., Елагин В.И., Федоров В.М. Быстрозакристаллизованные алюминиевые сплавы. М.: ВИЛС, 1995, 341 с.

40. Lae, P. Guyot, С. Sigli. Cluster dynamics in Al-Zr and Al-Sc alloys. Proceedings of the 9th International Conference on Aluminium Alloys (2004).

41. Liu, Y.Bi, R. Benedictus. Modeling AbZr precipitation in an AA7075 Alloy. Proceedings of the 9th International Conference of Aluminium alloys (2004).

42. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. Пер. с англ. М., Металлургия, 1979,483с.

43. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В Зт.: Под общ. Ред. Н.Л. Лякишева. - М.: Машиностроение, 1996,992с.

44. Хансен М., Андерко К. Структура двойных сплавов: пер. с англ. / под ред. И.И. Новикова, ИЛ. Рогельберга, М.: Металлургия, 1979. 637с., с ил.

45. L.S. Toropova, D.G. Eskin, M.L. Kharakterova, and T.V. Dobatkina, Advanced Aluminum Alloys Containing Scandium. Structure and Properties, Amsterdam, OPA, 1998.

46. Phillips H.W.L. Annotated equilibrium diagrams of some aluminium alloys systems. L., 1959. №25, p. 121.

47. Диаграммы состояния металлических систем. -М.: ВИНИТИ, Вып. 19551995 гг.

48. Эллиот Р.П. Структуры двойных сплавов: пер. с англ./ под ред. И.И. Новикова и И.Л. Рогельберга, - М.: Металлургия, 1970, т. 1-448 е., т.2-445 с.

49. J. Royset and N. Ryum, "Scandium in Aluminium Alloys,"International Materials Reviews, Vol. 50, No. 1,2005, pp. 19-44

50. L. S. Toropova, A. N. Kamardinkin, V. V. Kindzhibalo and A. T.Tyvanchuk: Phys. Met. Metall., 1990, 70, (6), 155-164.

51. E. M. Sokolovskaya, E. F. Kazakova, E. I. Poddyakova and A.A. Ezhov: Met. Sci. Heat Treat, 1997, (5), 211-213.

52. Marquis E.A, Seidman D.N. Nanoscale structural evolution of AI3SC precipitates in A1 (Sc) alloys Acta mater. 49(2001) 1909-1919.

53. Seidman D.N, Marquis E.A, Dunand D.C. Precipitation strengthening at ambient and elevated temperatures of heat-treatable Al(Sc) alloys. Acta materialia 50 (2002) 4021—4035.

54. Sato T, Kamio A, Lorimer G.W, in Proc. ICAA5 (Eds. J. H. Driver etc.), Transtec Publications, Zuerich, Mater. Sci. Forum, 217-222, Part 2, 895-900,1996.

55. Дриц M.E, Торопова Л.С, Быков Ю.Г, Гущина Ф.Л, Елагин В.И, Филатов Ю.А. Метастабильная диаграмма состояния системы Al-Sc со стороны, богатой алюминием. // Изв. АНСССР. Металлы, 1983, №1, с. 179-182.

56. . Elliot R.P, Shunk F.A. The Al-Sc system. // Journal of the Less-Common Metals. 1979, v.63, p.87-97.

57. J. D. Robson, M. J. Jones and P. B. Pragnell: Acta Mater, 2003, 51,1453-1468.

58. C. Tan, Z. Zheng and B. Wang: Proc. 3rd Int. Conf. on 'Aluminium alloys', Vol. I, NTH, Trondheim, Norway, June 1992,290-294.

59. M. Nakayama, A. Furuta and Y. Miura: Mater. Trans, JIM, 1997,38, 852-857.

60. M. J. Jones and F. J. Humphreys: Acta Mater, 2003,51,2149-2159.

61. B. Forbord, W. Lefebre, F. Danoix, H. Hallem, K. Marthinsen. Scr. Mater, 2004, vol. 51, pp. 333-337

62. Юдин М.Ф, Фоминых В.И, Нейтронная дозиметрия. М.: Стандартгиз, 1964

63. Радиационная стойкость материалов радиотехнических конструкций. Справочник. Под ред. Н. А. Сидорова, В. К. Князева, М.: Машиностоение, 1976.

64. S.E Gwaily, М.М Badawy, Н.Н Hassan, М Madani Polymer Testing, Volume 21, Issue 2,2002, Pages 129-133

65. Morteza Alizadeh, Hossein Akbari beni, Mohammad Ghaffari, Rasool Amini Materials & Design, Volume 50, September 2013, Pages 427-432

66. I. Topcu, H.O. Gulsoy, N. Kadioglu, A.N. Gulluoglu Journal of Alloys and Compounds, Volume 482, Issues 1-2,12 August 2009, Pages 516-521

67. M.K. Lee, J.K. Lee, J.W. Kim, G.J. Lee Journal of Nuclear Materials, Available online 5 November 2013

68. Tomohiro Kobayashi, Katsumi Yoshida, Toyohiko Yano Journal of Nuclear Materials, Volume 440, Issues 1-3, September 2013, Pages 524-529

69. Sandeep Kaur, K.J. Singh Annals of Nuclear Energy, Volume 63, January 2014, Pages 350-354

70. В.И. Бойко, Д.Г. Демянюк, О.Ю. Долматов, Д.С. Исаченко, И.В. Шаманин Использование материалов, полученных в режиме технологического горения, в технике радиационной защиты: Экспериментальное исследование защитных свойств Известия Томского политехнического университета. 2005. Т. 308. № 5 77-83

71. Yasser В. Saddeek, M.S. Gaafar, Safaa A. Bashier Journal of Non-Crystalline Solids, Volume 356, Issues 20-22,1 May 2010, Pages 1089-1095

72. Бор, его соединения и сплавы. Г. В. Самсонов, JI. Я. Марковский, А. Ф. Жигач, М. Г. Валяшко и др .Киев, Изд-во АН УССР, 1960. Авт.:

73. Киффер Р., Бенезовский Ф. Твердые материалы. Пер. с нем. М., «Металлургия», 1968

74. Erlich Р. Uber die binaren Systeme des Titans mit den Elementen Stickstoff, Kohlenstoff, Bor und Berillium.—«Z. anorgan und allgem. Chem.», 1949, Bd 259, N 1, S. 1— 42.

75. Aronsson B. Borides and Silicides of the Transition Metals. — «Arkiv. Kemi.», 1961, Bd 16,N 36, S. 379.

76. Aronsson В., Lundstrom Т., Rundqvist S. Borides, Silicides and Phosphides. Methuen. London, 1965.

77. Lundslrom T. Preparation and Crystal Chemistry of some refractory Bo rides and Phosphides. — «Arkiv. Kemi.», 1969, v. 31. P. 227—266.

78. Polty A. E., Margolin R., Nilsen T. — «Trans. Amer. Soc. Metals», 1954, v. 46,

p. 312.

79. Glaser F. W. Contribution to the Metal—Carbon—Boron Systems.— «J. Metals», 1952, v. 4, p. 391—632.

80. Decker E., Kaspef J. The crystal structure fo TiB2.—«Acta crystallogr.», 1954, v. 7, p. 77—80.

81. Портной К. И., Ромашов В. М. Бинарные диаграммы состояния ряда элементов с бором.—«Порошковая металлургия», 1972, № 5, с. 48—56

82. Fenish R. G. A new intermediate compound in the Titanium—Boron System, Ti3B4.—«Trans. Met. Soc. AIME», 1966, v. 236, p. 804

83. Schwarzkopf P. und Glaser F. W. Strustur und chemische Eigenschaften der Boride der Ubergangsmetalle der vierten, fünften und sechsten Gruppe. — Ibid., 1953, Bd 44. S. 353—358.

84. Wittman A. Ein Beitrag zum Dreistoff Titan - Molybdän - Bor — «Monatschefte Chem., 1960, Bd91,No 3,4, S 608—615.

85. Кириллин В.А. и др. Энтальпия и теплоемкость TÍB2 в интервалле температур 273,15-2600 К - «Теплофизика высоких температур», 1964, №5, с. 710.

86. Ковенская Б. А. Некоторые электрофизические свойства диборидов титана, циркония и гафния. — «Доповщ АН УРСР. Сер. А», 1970, № 7, с. 661—664.

87. Львов С. Н. и др. Теплопроводность некоторых тугоплавких карбидов и боридов. —< «Теплофизика высоких температур», 1972, т. 10, с. 1327.

88. Самсонов Г. В. И др. Термическое расширение диборидов переходных металлов IV и V групп. — «Теплофизика -высоких температур», 1971, т. 9, № 1, с. 195197.

89. Самсонов Г. В. И др. Электронный спектр и физические свойства диборидов титана, ванадия и хрома.—«Изв. Вузов СССР. Физика» 1972, № 6, с. 37-42.

90. Самсонов Г. В. И др. Теплопроводность диборидов переходных металлов IV—VI групп. — «Теплофизика высоких температур», 1972, т. 10, №6, с. 1324—1326.

91. Самсонов Г. В, Фоменко В. С, Куницкнй Ю. А. Термоэмиссиоиные свойства боридов переходных металлов. — «Изв. Вузов. Физика», 1972, № 4, с. 41; «Rev. Intern. Hiles Temp. Refract.», 1973, v. 10, p. 11—14.

92. Wendell S. W. The Heat of Formation of Titanium Diboride: Experimental and Analitical Resolution of Literature Conflict. — «J. Phys. Chem.», 1961, v. 65, p. 2213.

93. Scaar E. C, Croft W. J. Thermal Expansion of TiB2. — «J. Amer. Ceram. Soc.», 1973, v. 56. No. 1, p. 45—47.

94. Кугай Л. H, Назарчук T. H. Химическая устойчивость боридов переходных металлов. — «Порошковая металлургия», 1971, № 3, с. 51

95. Марковский Л. Я,, Капутовская Г. В. О взаимодействии элементарного бора и некоторых боридов с перйодатом и йодатом калия. — «Журн. Неорг. Хим.», 1958, т. 3, с. 328.

96. Модылевская К. Д, Самсонов Г. В. Стойкость боридов переходных металлов против действия кислот и щелочей.— «Укр. Хим. Журн.», 1959, т. 26, с. 55.

97. Greenwood N. N, Parish R. V, Thornton P. Some Reactions of Metal Borides. — «J. Chem. Soc.», 1955, v. 66, p. 545—549.

98. Самсонов Г. В, Панасюк А. Д, Боровикова М. С. Контактное взаимодействие тугоплавких соединений с жидкими металлами. — Там же, 1973, № 5, с. 61.

99. Войтович Р. Ф. Тугоплавкие соединения. Термодинамические характеристики. Справочник. Киев, «Наукова думка», 1971, с. 10—20.

100. Войтович Р. Ф., Пугач Э. А. Окисление тугоплавких соединений. III. Бориды металлов VI группы. — «Порошковая металлургия», 1974, № 3 (135), с. 86—92.

101. Самсонов Г. В., Решетняк Ю. Г., Власов К. Р. Автоматизация производственных процессов в машиностроении. Киев, Гостехиздат, 1963, с. 47.

102. Ploetz G. L. Ceramic Materials for Nuclear Reactor Controls and Poison.— «Bull. Amer. Ceram. Soc.», 1960, v. 39, No. 7, p. 362—365.

103. Nowotny H. e. a. Die Dreistoffe: Titan — Bor — Kohlenstoff und Titan — Bor —Stickstoff. —«Monatsh. Chem.», 1961, Bd 92, No. 2, S. 403^14.

104. Серебрякова Т. И., Самсонов Г. В. Боротермический способ получения боридов. — «Укр. Хим. Журн», 1963, т. 29, № 8, с. 876—887.

105. Peshev P., Bliznakov G. On the Borothermic preparation of Titanium Zirconium and Hafnium Diborides. — Ibid., 1968, v. 14, p. 23.

106. Peshev P., Nlemyski T. Preparation de Diborure de titane cristallin au moyen d'une reaction eu phase gaseusc. — «J. Less — Common Metals», v. 10, p. 1.33.

107. Nicki D., Duck M., Picritz J. Transportreactionen von Siliciden und Bonden der Ubcrgangsmctalle. — «Angevandte Chemie», 1966, Bd 78, No. 17, S. 882—887.

108. Fuss V. Metallographie des Aluminiums und seiner Legierungen, Berlin, Verlag von J. Springer, 1934.

109. Mondelfo L. F., Metallography of Aluminium Alloys. Tohn Willey and »Sorts. N. Y, 1943

110. Haenni P. Le bore dans L'aluminium et be alliages d'aluminium.—«Rev.-Metallurgie», 1926, v. 23, p. 342; «Compt. Rend. Acad. Sei. Colon.», 1925,, v. 181, p. 864.

111. Hancock J. Improvements in or Relating to Alloys containing Boron an'dA Aluminium. British Patent N 1268812 (29.03.72).

112. Серебрянский В. Т., Эпельбаум В. А., Жданов Г. С. К диаграмме состояния системы алюминий — бор. — «Докл. АН СССР», 1961, т. 141, № 4, с. 884—886; Диаграмма состояния системы алюминий — бор.— «Журн. Неорган. Химии», 1967, т. 12, вып. 9, с. 2486—2493

113. Неронов В. А. К вопросу о диаграмме состояния системы AI—В.— «Журн. Неорган, химии», 1969, т. 14, № 6, с. 1704,1705

114. Halla F., Weil R. Das Raumgitter des Aluminiumbori des AlBij—«Naturwissenschaften», 1939, Bd 27, S. 96.

115. Hofmann W, Janiche W. Die Struktur von Aluminium — borid A1B2.—• «Z. Phys. Chem.», 1936, Bd 31, N 3, S. 214—222; Beitrag zur Kenntnis- des Systems Aluminium— Bor.—«Z. Metallkunde», 1936, Bd 28, N 1

116. Feiten E. J. The Preparation of Aluminium Diboride, A1B2. — «J. Amer. Chem. Soc.», 1956, v. 78, N 23, p. 5977,5978.

117. Kohn I. A, Katz G, Giardini A. A. AlBm, a New Phase and a Critique on the Aluminium Borides.—«Z. Krist.», 1958, Bd III, N 1, S. 53—62

118. Неронов В. А. Бориды алюминия. Новосибирск, «Наука», 1966.

119. Kohn 1. А, Eckart D. W. Aluminum Boride AlBi2. — «Analitic Chem.», 1960, v. 32, N2, p. 296—298

120. Kohn I. A. Boron Synthesist Structure and Properties. I. A. Kohn e. a; eds. Plenum Press, Inc., N. Y„ 1960, p. 75—82.

121. Lihl F, Jenitschek P. Ober den Zerfall des hexagonalen Aluminiumborids AlBz. —«Z. Metallkunde», 1953, Bd 44, No. 9, S. 414—417

122. Gyese R. F, Economy J, Matkovich V. I. Topotactic transition in C4A1B24.— «Acta cryst.», 1966, v. 20, N 5, p. 697,698

123. Matkovich V. I, Economy I, Giese R. F. In Presence of Carbon in Aluminum Borides. —«J. Amer. Chem. Soc.», 1964, v. 86, No. 12, p. 2337—2340

124. Неронов В. А. Автореф. Каид. Дис. Исследование процесса алюмино-термического восстановления борсодержащего сырья и условий образования боридных фаз алюминия. Киев, ИПМ АН УССР, 1969.

125. Will G. Crystal Structure of Higher Aluminium Borides. — «Nature», 1966, , v. 212, No. 5058, p. 175, 176; Crystal Structure Analysis of AIB10 by the Convolution Molecule Method — «Acta crysl.», 1967, v. 23, No. 6, p. 1071—1079

126. Matkovich V. I, Giese R. P, Economy I. Phases and Twinning in C2A13B48 (beta AlВ12).— Ibid, 1965, Bd 122, No. 1,2, S. 108—115.

127. Ламихов Л. К. И др. О фазе f}-AlBi2 в системе кремний — алюминий — бор.

— «"ИзЬ. АН СССР. Неорганические материалы», 1969, т. 5, №7, С. 1214—1217

128. Ciardini А. А. е. a. Vector Hardness Properties of Boron and Aluminium Borides.

— In: Boron. Syntheses, Structure and Properties. N.Y. Plenum Press, Inc., 1960, p. 140—158

129. J. K. Jung and S. Kang, "Advances in Manufacturing Boron Carbide-Aluminum Composites", Journal of the American Ceramic Society, 2004, 87(1): 47-54.

130. J. Lai, Z. Zhang, X.-G. Chen. "The thermal stability of mechanical properties of AI-B4C composites alloyed winh Sc and Zr at elevated temperatures". Materials Science and Engineering A 532 (2012) 462-470

131. Jing Lai, Zhang Zhan, X. Grant Chen, "Effect of Sc, Zr and Ti on the interfacial reactions of the B4C/A1 system", Journal of Material Science, 2011,46 (2): 451-459.

132. Clyne T.W., Withers, P.J. An Introduction to Metal Matrix Composites. Cambridge: Cambridge University Press, 1993.

133. Tzamtzis S„ Barekar N.S., Hari Babua N., Patel J., Dhindawb B.K., Fana Z. // Composites: Part A. 2009. Vol. 40. P. 144.

134. Herling D.R., Grant G.J., Hunt W. // Advanced Materials & Processes. 2001. Vol. 159, №7. P. 37.

135. Ejiofor J.U., Reddy R.G. // Journal of Metals. 1997. Vol. 49, №11. P. 31.

136. Hashim J., Looney L., Hashmi M.SJ. // Journal of Materials Processing Technology. 1999. Vol. 92-93. P. 1.

137. Kaczmar J.W., Pietrzak K., Wlosinski W. // Journal of Materials Processing Technology. 2000. Vol. 106. P. 58.

138. Аксенов А. А. Оптимизация состава и структуры композиционных материалов на алюминиевой и медной основе, получаемых жидкофазными методами и механическим легированием: Дис.. докт. Техн. Наук. - М., 2007.-387 с.

139. Hashim J., Looney L., Hashmi M.S.J., // Journal of Materials Processing Technology. 2001. Vol. 119. P. 324.

140. Shatwell R.A. // Materials Science and Engineering. 1999. Vol. A259. P. 162.

141. Lindroos V.K., Talvitie M.J. // Journal of Materials Processing Technology. 1995. Vol. 53. P. 273.

142. Hull D., Clyne T.W. An Introduction to Composite Materials. 2nd edition. Cambridge: Cambridge University Press, 1992.

143. Ghosh, A.K. //Solid State Processing / Fundamentals of Metal-Matrix Composites. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1993.

144. Тучинский JI.И. // Композиционные материалы, получаемые методом пропитки // М.: Металлургия, 1986.208 с.

145. Michaud V.J. //Liquid State Processing / Fundamentals of Metal-Matrix Composites. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1993.

146. Metals Handbook-Desk Edition / Edited by J.R. Davis. 2nd edition. ASM International, 1998.

147. Ward-Close C.M, Chandraesekaran L, Robertson J.G, Godfrey S.P, Murgatroyde, D.P. //Materials Science and Engineering. 1999. Vol. A263. P. 314.

148. Vlot A, Gunnick J.W. Fibre Metal Laminates An Introduction. Kluwer Academic Publishers, 2001.

149. Srivatsan T.S, Sudarshan T.S, Lavernia E.J. // Progress in Materials Science. 1995. Vol.39. P.317.

150. ГОСТ 3647-80. Материалы шлифовальные. Классификация. Зернистость и зерновой состав. Методы контроля. - М.: Изд-во стандартов, 1980.- 19 с.

151. Голдстейн, Дж. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ Текст. / Голдстейн Дж., Ньюберн Д, Эулин П. И др. -Книга 1. М.: Мир, 1984.-301 с.

152. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов и др. - М.: Металлургия, 1982

153. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. — М.: Стандартинформ, 2006.- 7 с.

154. Landolt-Bornstein - Group IV Physical Chemistry Volume 19B1, 2002, p 112

155. D.Mirkovic, J.Alloys Compounds 384 (2004), 168-174

156. Е.И. Курбаткина, H.A. Белов, А.А. Аксенов «Количественный анализ фазовой диаграммы Al-Si-C применительно к алюмоматричным композиционным материалам». Литейщик России, 2012, № 11, С.23 -27.

157. Belov N.A, Alabin A.N, Eskin D.G, and Istomin-Kastrovskiy V.V. "Optimization of Hardening of Al-Zr-Sc Casting Alloys", Journal of Material Science, 2006, 41, p.5890-5899.

УТВЕРЖДАЮ УТВЕРЖДАЮ

С идоров

2014

2014

АКТ Ч *

о проведегт^^^Пы^б-промышлемного опробования технологии получения слитков и листов из новою алюминиевого сплава «БОРОЛИТ повышенной прочности», разработанного в ПИТУ «МИСиС» (заявка на патент № 2013129492 от 28.06.2013)

Проректор НИ ГУ «М

Генеральный ли ООО НИ

Настоящий АКТ составлен о том, что в результате выполнения совместной работы между НИТУ «МИСиС» и ООО НИИ «Металл-Композит» (в продолжении работ между НИТУ «МИСиС и ООО СЛК в рамках выполнения Государственного контракта 14 527.12.0015 от 13.10.201 1 по заданию Минобрнауки) по разработке технологии получения слитков и листов из нового алюминиевого борсодержашего композиционною сплава «БОРОЛИТ повышенной прочности» были получены следующее результаты:

1 НИТУ «МИСиС» предложена и опробована в лабораторных условиях технология получения слитков и листов из нового алюминиевого сплава «БОРОЛИТ повышенной прочности». Составлены и согласованы с ООО НПП «Металл-Композит» технологические рекомендации на получение слитков и листов из данного сплава применительно к условиям предприятия ООО НПП «Металл-Композит».

2. В НИТУ МИСиС на кафедре ТЛП при отработке технологических режимов плавки и литья было приготовлено 50 кг борсодержашего сплава в виде слитков для их последующей деформации (плоский прокат в лист толщиной до 1 мм). Предложены режимы плавки, литья и термо-деформационной обработки обеспечивающие достижение требуемого уровня эксплуатационных характеристик. Определены эксплуатационные характеристики деформированных полуфабрикатов (листов).

3. Сплав «БОРОЛИТ повышенной прочности» показал хорошую технологичность при обрабо1ке давлением и высокий уровень прочностных характеристик (а„-330 МПа).

4. В НГТП «Металл-Композит» переданы деформированные полуфабрикаты (листы толщиной 1 мм) сплава «БОРОЛИТ повышенной прочности» (с содержанием бора 2-3,5 масс.%) в количестве 5 кг для проведения дальнейших испытаний на радиационную стойкость.

Рекомендуется: Подготовить программу дальнейшей совмест ной работы. Приложение: 1 стр.

От ООО НПП

Нач. отд Ниокр

л-Композит»

С.Н Потапов

От НИТУ«МИСиС» Директор ИЦ ИЛТМ__ , Н.А.Белов

Нач.отд. СИ ИЦ ИЛТМ Аспирант каф. ТЛП

Л.Н.Алабин

Е.И.Курбагкииа

Федеральное I ос>ларе I пенное аишночное обраюнак- 1ьное >чрежлеиие высшею профессионально! о обра ювания • 11ационалы1ый исследовательский технолог ический

\ нинерси 1с I ММСнС'

ОКИ п:к>

С < )1 .[ДСОИ \НО

I р\ пиа В5 >

V 1 НН'ЖДЛК)

! енерап.ный шреюор (КМ) Механику

и* ' <

Л Н.Ллабии 201л 1

Проректор но начке и шшоваиняч

V-

' Л1 Р. Филонов

2013 г.

л Я

с Л11к"и л.номинш »огосплдвл «ьоро;нп

II ХПИ'Н СКИЬ УСЛОВИЯ

ТУ 181411-002-69619150-2013

Дам вне к'нии 13 нЗ 21

I <»[ длечжлпо

Не 1>:ций инженер ООО Механика"

1 И Куроа1кнна

Г 20131.

ДиректорИЦ И ИМ 11111V М1К и(

1! Л.Белов

Ц"

Получение смггкоа ю алюминиевого боронаполкскного Проект

НИТУ «МПСиС» (борсодсржашсго) композиционного м а юр пал а «КОРОЛИ! повышенной

прочности»

Выпуск 1

±

СОГЛАСОВАНО:

стр. 1 и) Я

УТВЕРЖДАЮ:

Ниокр ООО «НПП Проректор по пауке и

НИТУ «МИСиС»

жУ7/Л6У

С.Н. Потапов 2014 г.

ТЕХНОЛОГИИ ЕС КАЯ РЕ КОМЕ Н ДА Ц ИЯ

па получение слитков из алюминиевого боронанолценного (борсодержашего) композиционного материала «БОРОЛИ'Г повышенной прочности»

Со] .засованы:

Нач. Отд. Ниокр ¿//^

Дата введения: 27.01.2014

С.Н. Потапов

Срок действия неограничен

Разработаны:

Проф., дл л. С.н.е., к.т.н. Аспирант

Н А.Белов А. П. Алабин

Е.И Курбаткина

Москва. 2014

Разработали Белов Н.А.. Алабин л Н Курбаткина Ь И