Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Применение различных порошковых форм углерода для армирования алюмоматричных композиционных материалов углеродом и карбидом титана. Обзор

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2020-4-44-64

Полный текст:

Аннотация

Рассмотрено применение как традиционных порошковых углеродных материалов (графита, сажи, древесного угля, шунгита), так и новых углеродных наноматериалов (наноалмазов, фуллерена, нанотрубок, графена) в качестве дисперсной армирующей фазы в алюмоматричных композитах (АМКМ), а также в качестве реагентов для синтеза армирующих частиц карбида титана (TiC) в АМКМ. Отмечено, что основным направлением развития АМКМ для существенного улучшения их механических свойств является переход от армирующих частиц микронного размера к наночастицам и что применение новых углеродных наноматериалов может сыграть в этом решающую роль. Необходимо, чтобы технологии получения таких АМКМ обеспечивали соответствующие параметры наночастиц, их равномерное распределение в матрице и сильную адгезионную межфазную связь с матрицей. Однако выполнение этих технологических требований является большой проблемой, так как наночастицы углерода и карбида титана не смачиваются алюминием при температурах менее 1000 °С и склонны к образованию агломератов из наночастиц вследствие межчастичных адгезионных сил, величина которых резко возрастает с уменьшением размера частиц. В работе представлен обзор достижений и нерешенных вопросов при использовании порошкообразных углеродных форм в различных твердо- и жидкофазных методах изготовления АМКМ с применением различных приемов для решения перечисленных технологических проблем. Показано, что при этом не исчерпаны возможности использования и традиционных углеродных материалов. Заметное внимание уделено применению метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) армирующих частиц карбида титана с использованием различных углеродных материалов для получения алюмоматричных композиционных материалов.

Об авторах

А. П. Амосов
Самарский государственный технический университет (СамГТУ)
Россия

Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой металловедения, порошковой металлургии, наноматериалов (МПМН)

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244



А. Р. Луц
Самарский государственный технический университет (СамГТУ)
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры МПМН

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244



А. Д. Рыбаков
Самарский государственный технический университет (СамГТУ)
Россия

Аспирант кафедры МПМН

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244



Е. И. Латухин
Самарский государственный технический университет (СамГТУ)
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры МПМН

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244



Список литературы

1. Колокольцев С.Н. Углеродные материалы. Свойства, технологии, применения. Долгопрудный: Изд. дом «Интеллект», 2012.

2. Савченко Н.Ф., Гусева М.Б., Хвостов В.В., Бабаев В.Г. ГЦК-углерод — уникальная нанофаза углерода. Нанотехнологии: разработка, применение — XXI век. 2010. Т. 2. No. 1. С. 69—79.

3. Композиционные материалы: Справочник. Под ред. Д.М. Карпиноса. Киев: Наукова думка, 1985.

4. Батаев А.А., Батаев В.А. Композиционные материалы: строение, получение, применение. Новосибирск: НГТУ, 2002.

5. Kainer K.U. Metal matrix composites. Custom-made materials for automotive and aerospace engineering. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2006.

6. Moustafa S.F., El-Badry S.A., Sanad A.M. Friction and wear of copper—graphite composites made with Cu-coated and uncoated graphite powders. Wear. 2002. Vol. 253. No. 7-8. P. 699—710. DOI: 10.1016/S0043-1648(02)00038-8.

7. Ma X.C., He G.Q., He D.H., Chen C.S., Hu Z.F. Sliding wear behavior of copper—graphite composite material for use in maglev transportation system. Wear. 2008. Vol. 265. No. 7-8. P. 1087—1092. DOI: 10.1016/j.wear.2008.02.015.

8. Wei J.N., Wang D.Y., Xie W.J., Luo J.L., Han F.S. Effects of macroscopic graphite particulates on the damping behavior of Zn—Al eutectoid alloy. Phys. Lett. A. 2007. Vol. 366. No. 1-2. P. 134—136. DOI: 10.1016/j.physleta.2007.01.061.

9. Tjong S.C. Recent progress in the development and properties of novel metal matrix nanocomposites reinforced with carbon nanotubes and graphene nanosheets. Mater. Sci. Eng. 2013. Vol. 74. P. 281—350. DOI: 10.1016/j.mser.2013.08.001.

10. Михеев Р.С., Чернышова Т.А. Дискретно армированные композиционные материалы системы Al—TiC (обзор). Заготовит. производства в машиностр. 2008. No. 11. С.44—53.

11. Srivyasa P.D., Charoo M.S. Role of fabrication route on the mechanical and tribological behavior of aluminum metal matrix composites — A review. Mater. Today: Proc. 2018. Vol. 5. P. 20054—20069.

12. Surappa M.K. Aluminium matrix composites: Challenges and opportunities. Sadhana. 2003. Vol. 28. No. 1-2. P. 319—334. DOI: 10.1007/BF02717141.

13. Adebisi A.A. Metal matrix composite brake rotor: historical development and product life cycle analysis. Int. J. Autom. Mech. Eng. 2011. Vol. 4. Р. 471—480. DOI: 10.15282/ijame.4.2011.8.0038.

14. Duralcan composites for gravity castings. USA, San Diego: Duralcan,1992.

15. Borgonovo C., Apelian D. Manufacture of aluminum nanocomposites: a critical review. Mater. Sci. Forum. 2011. Vol. 678. P. 1—22. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.678.1.

16. Tjong S.C. Novel nanoparticle-reinforced metal matrix composites with enhanced mechanical properties. Adv. Eng. Mater. 2007. Vol. 9. No. 8. Р. 639—652. DOI: 10.1002/adem.200700106.

17. Casati R., Vedani M. Metal matrix composites reinforced by nano-particles: a review. Metals. 2014. No. 4. P. 65—83. DOI: 10.3390/met4010065.

18. Zhou D., Qiu F., Jiang Q. The nano-sized TiC particle reinforced Al—Cu matrix composite with superior tensile ductility. Mater. Sci. Eng. A. 2015. Vol. 622. P. 189—193. DOI: 10.1016/j.msea.2014.11.006.

19. Sahoo B.P., Das D. Critical review on liquid state processing of aluminium based metal matrix nano-composites. Mater. Today: Proc. 2019. DOI: 10.1016/j.matpr.2019.07.642.

20. An Q., Cong X., Shen P., Jiang Q. Roles of alloying elements in wetting of SiC by Al. J. Alloys Compd. 2019. Vol. 784. P. 1212—1220. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.01.138.

21. Курдюмов А.В., Пикунов М.В., Чурсин В.М., Бибиков Е.Л. Производство отливок из сплавов цветных металлов. 3-е изд. М.: МИСиС, 2011.

22. Landry K., Kalogeropoulou S., Eustathopoulos N. Wettability of carbon by aluminum and aluminum alloys. Mater. Sci. Eng. A. 1998. Vol. 254. P. 99—111. PII S0921-5093(98)00759-X.

23. Oh S.I., Lim J.Y., Kim Y.C., Yoon J., Kim G.H., Lee J., Sung Y.M., Han J.H. Fabrication of carbon nanofiber reinforced aluminum alloy nanocomposites. J. Alloys Compd. 2012. Vol. 542. P. 111—117. DOI: 10.1016/j.jallcom.2012.07.029.

24. Rhee S.K. Wetting of ceramics by wetting aluminum. J. Amer. Ceram. Soc. 1970. Vol. 53. No. 7. P. 386—389. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1970.tb12138.x.

25. Lin Q., Shen P., Yang L., Jin S., Jiang Q. Wetting of TiC by molten Al at 1123—1323 K. Acta Mater. 2011. Vol. 59. P. 1898—1911. DOI: 10.1016/j.actamat.2010.11.055

26. Banerji A, Rohatgi PK, Reif W. Role of wettability in the preparation of metal—matrix composites (a review). Metall. 1984. Vol. 38. P. 656—661.

27. Rana R.S., Purohit R., Das S. Review of recent studies in Al matrix composites. Int. J. Sci. Eng. Res. 2012. Vol. 3. No. 6. P. 1—16.

28. Kennedy A.R., Wyatt S.M. Characterising particle-matrix interfacial bonding in particulate Al—TiC MMCs produced by different methods. Composites A. 2001. Vol. 32. No. 3-4. P. 555—559. DOI: 10.1016/S1359-835X(00)00052-X.

29. Pramod S.L., Bakshi S.R., Murty B.S. Aluminum-based cast in situ composites: A review. J. Mater. Eng. Perform. 2015. Vol. 24(6). P. 2185—2207.

30. Амосов А.П., Кузина А.А. Армированные наночастицами алюмоматричные композиты. В кн.: Перспективные материалы. Т. 8. Под ред. Д.Л. Мерсона. Тольятти: Тол. гос. ун-т, 2019. С. 129—196.

31. Амосов А.П., Латухин Е.И., Луц А.Р., Титова Ю.В., Майдан Д.А. СВС алюминокерамических композитов. В кн.: Технологическое горение. Под общ. ред. С.М. Алдошина, М.И. Алымова. М.: ИПХФ РАН, ИСМАН, 2018. С. 287—315. DOI: 10.31857/S9785907036383000012.

32. Nanomaterials and related products: Catalogue & pricelist. URL: http://www.plasmachem.com/download/PlasmaChem-General_Catalogue_Nanomaterials.pdf (accessed: 14.11.2019).

33. Li P., Kandalova E.G., Nikitin V.I., Makarenko A.G., Luts A.R., Yanfei Zh. Preparation of Al—TiC composites by self-propagating high-temperature synthesis. Scripta Mater. 2003. Vol. 49. No. 7. P. 699—703. DOI: 10.1016/S1359-6462(03)00402-0.

34. Луц А.Р., Амосов А.П., Ермошкин А.А., Ермошкин А.А., Никитин К.В., Тимошкин И.Ю. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез высокодисперсной фазы карбида титана из смесей порошков в расплаве алюминия. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2013. No. 3. С. 28—35. DOI: 10.3103/S1067821214060169.

35. Амосов А.П., Титова Ю.В., Майдан Д.А., Ермошкин А.А., Тимошкин И.Ю. О применении нанопорошковой продукции азидной технологии СВС для армирования и модифицирования алюминиевых сплавов. Известия вузов. Цветная металлургия. 2015. No. 1. С. 68—74. DOI: 10.17073/0021-3438-2015-1-68-74.

36. Амосов А.П., Луц А.Р., Латухин Е.И., Ермошкин А.А. Применение процессов СВС для получения in situ алюмоматричных композиционных материалов, дискретно армированных наноразмерными частицами карбида титана: обзор. Известия вузов. Цветная металлургия. 2016. No. 1. С. 39—49. DOI: 10.17073/0021-3438-2016-1-39-49.

37. Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов. М.: Машиностроение-1, 2007.

38. Левашов Е.А., Рогачев А.С., Курбаткина В.В., Максимов Ю.М., Юхвид В.И. Перспективные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: МИСиС, 2011.

39. Levashov E.A., Mukasyan A.S., Rogachev A.S., Shtansky D.V. Self-propagating high-temperature synthesis of advanced materials and coatings. Int. Mater. Rev. 2016. DOI: 10.1080/09506608.2016.1243291.

40. Курганова Ю.А. Разработка и применение дисперсно упрочненных алюмоматричных композиционных материалов в машиностроении: Автореф. дис. … Доктор технических наук. М.: ИМЕТ РАН, 2008.

41. Goussous S., Xu W., Wu X., Xia. Al—C nanocomposites consolidated by backpressure equal channel angular pressing. Comp. Sci. Tech. 2009. Vol.69. P. 1997—2001. DOI: 10.1016/j.compscitech.2009.05.004.

42. Samer N., Andrieux J., Gardiola B., Karnatak N., Martin O., Kurita H., Chaffron L, Gourdet S., Lay S., Dezellus O. Microstructure and mechanical properties of an Al—TiC metal matrix composite obtained by reactive synthesis. Composites: Part A. 2015. Vol. 72. P. 50—57. DOI: 10.1016/j.compositesa.2015.02.001.

43. Hajalilou A., Hashim M., Nahavandi M., Ismail I. Mechanochemical carboaluminothermic reduction of rutile to produce TiC—Al2O3 nanocomposite. Adv. Powder Tech. 2014. Vol. 25. P. 423—429. DOI: 10.1016/j.apt.2013.07.004.

44. Mehrizi M.Z., Beygi R., Eisaabadi Gh. Synthesis of Al/ TiC—Al2O3 nanocomposite by mechanical alloying and subsequent heat treatment. Ceram. Int. 2016. Vol. 42. P. 8895—8899. DOI: 10.1016/j.ceramint.2016.02.144.

45. Hu Q., Luo P., Yan Y. Microstructures, densification and mechanical properties of TiC—Al2O3—Al composite by field-activated combustion synthesis. Mater. Sci. Eng. 2008. Vol. A 486. P. 215—221. DOI: 10.1016/j.msea.2007.08.075.

46. Son S.-G., Lee B.-H., Lee J.-M., Lee J.-C. Low-temperature synthesis of (TiC + Al2O3)/Al alloy composites based on dopant-assisted combustion. J. Alloys Compd. 2015. Vol. 649. P. 409—416. DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.05.153.

47. Jerome S. Synthesis and evaluation of mechanical and high temperature tribological properties of in situ Al— TiC composites. Trib. Int. 2010. Vol. 43. P. 2029—2036. DOI: 10.1016/j.triboint.2010.05.007.

48. Ranjit B., Yadav D., Suhas G. Effect of friction stir processing (FSP) on microstructure and properties of Al— TiC in situ composite. Mater. Sci. Eng. 2011. Vol. A 528.13. P. 4732—4739.

49. Kishore D.S.C., Rao K.P., Mahamani A. Investigation of cutting force, surface roughness and flank wear in turning of in situ Al6061—TiC metal matrix composite. Proc. Mater. Sci. 2014. Vol. 6. P. 1040—1050. DOI: 10.1016/j.mspro.2014.07.175.

50. Song M.S. In situ fabrication of TiC particulates locally reinforced aluminum matrix composites by self-propagating reaction during casting. Mater. Sci. Eng. 2008. Vol. A 473. P. 166—171. DOI: 10.1016/j.msea.2007.03.086.

51. Cho Y.H., Lee J.M., Kim S.H. Composites fabricated by a thermally activated reaction process in an Al melt using Al—Ti—C—CuO powder mixtures. Pt. I: Microstructural evolution and reaction mechanism. Metal. Mater. Trans. 2014. Vol. 45 A. P. 5667—5678. DOI: 10.1007/s11661-014-2476-x.

52. Liu Zh., Han Q., Li J. Ultrasound assisted in situ technique for the synthesis of particulate reinforced aluminum matrix composites. Composites. B: Eng. 2011. Vol. 42. No. 7. P. 2080—2084. DOI: 10.1016/j.compositesb.2011.04.004.

53. Rai R.N., Prasado Rao A.K., Dutta G.L., Chakraborty M. Forming behavior of Al—TiC in situ composites. Mater. Sci. Forum. 2013. Vol. 765. P. 418—422. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.765.418.

54. Рева В.П., Ягофаров В.Ю., Филатенков А.Э., Гулевский Д.А., Курявый В.Г., Мансуров Ю.Н. Синтез карбида титана в результате механоактивации титана совместно с различными углеродными компонентами. Новые огнеупоры. 2017. No. 3. C. 134—138.

55. Боровинская И.П., Мержанов А.Г., Прокудина В.К. Применение углерода в СВС-процессах. Техника машиностроения. 2003. No. 1 (41). С. 59—65.

56. Song M.S., Huang B., Zhang M.X., Li J.G. Study of formation behavior of TiC ceramic obtained by selfpropagating high-temperature synthesis from Al— Ti—C elemental powders. Int. J. Refr. Met. Hard Mater. 2009. Vol. 27. P. 584—589. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2008.09.009.

57. Прибытков Г.А., Криницын М.Г., Коржова В.В., Барановский А.В. Структура и фазовый состав продуктов СВС в порошковых смесях титана, углерода и алюминия. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2019. No. 3. С. 26—35. DOI: 10.17073/1997-308X-2019-3-26-35.

58. Околович Е.В., Мержанов А.Г., Хайкин Б.И., Шкадинский К.Г. Распространение зоны горения в плавящихся конденсированных смесях. Физика горения и взрыва. 1977. Т. 13. No. 3. С. 326—335.

59. Isıl K. Production of TiC reinforced-aluminum composites with the addition of elemental carbon. Mater. Lett. 2005. Vol. 59. P. 3795—3800. DOI: 10.1016/j.matlet.2005.06.032.

60. Kim W.J., Hong S.I., Lee J.M., Kim S.H. Dispersion of TiC particles in an in situ aluminum matrix composite by shear plastic flow during high-ratio differential speed rolling. Mater. Sci. Eng. A. 2013. Vol. 559. No. 1. P. 325— 332. DOI: 10.1016/j.msea.2012.08.106.

61. Li P., Kandalova E.G., Nikitin V.I. In situ synthesis of Al—TiC in aluminum melt. Mater. Lett. 2005. Vol. 59. P. 2545—2548. DOI: 10.1016/j.matlet.2005.03.043.

62. Луц А.Р., Амосов А.П., Латухин Е.И., Рыбаков А.Д., Новиков В.А., Шипилов С.И. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез наноструктурных композиционных сплавов (Al—2%Mn)—10%TiC и (Al—5%Cu—2%Mn)—10%TiC при легировании порошковым марганцем. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2018. No. 3. С. 30—40. DOI: 10.17073/1997-308X-2018-3-30-40.

63. Kumar A., Mahapatra M. M., Jha P.K. Fabrication and characterizations of mechanical properties of Al— 4.5%Cu/10TiC composite by in situ method. J. Miner. Mater. Character. Eng. 2012. Vol. 11. P. 1075—1080. DOI: 10.4236/jmmce.2012.1111113.

64. Sujith S.V., Mahapatra M.M., Mulik R.S. An investigation into fabrication and characterization of direct reaction synthesized Al—7079—TiC in situ metal matrix composites. Arch. Civil Mech. Eng. 2019. Vol. 19. P. 63—78. DOI: 10.1016/j.acme.2018.09.002.

65. Витязь П.А., Сенють В.Т., Хейфец М.Л., Соболь С.Ф., Колмаков А.Г. Технологические основы синтеза композиционных наноструктурированных материалов на основе алюминиевых сплавов. Наукоемкие технологии в машиностроении. 2016. No. 8. С. 3—12.

66. Долматов В.Ю. Детонационные наноалмазы: синтез, свойства и применение. Успехи химии. 2007. Т. 76. No. 4. С. 375—397.

67. Кулакова И.И., Корольков В.В., Яковлев Р.Ю., Карпухин А.В., Лисичкин Г.В. Строение частиц химически модифицированного наноалмаза детонационного синтеза. В сб.: Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент — техника и технология его изготовления и применения. Киев, 2009. No. 12. С. 299—305.

68. Sakovich G.V., Vorozhtsov S.A., Vorozhtsov A.B., Potekaev A.I., Kulkov S.N. Physical and mechanical properties of composites and light alloys reinforced with detonation nanodiamonds. Russ. Phys. J. 2016. Vol. 59. No. 3. P. 435—441. DOI: 10.1007/s11182-016-0791-y.

69. Popov V.A., Shelekhov E.V., Prosviryakov A.S., Presniakov M.Y., Senatulin B.R., Kotov A.D., Khomutov M.G. Particulate metal matrix composites development on the basis of in situ synthesis of TiC reinforcing nanoparticles during mechanical alloying. J. Alloys Compd. 2017. Vol. 707. P. 365—370. DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.10.051.

70. Cao C, Ling H., Murali N., Li X. In situ molten salt reaction and incorporation of small (10 nm) TiC nanoparticles into Al. Materialia. 2019. Vol. 7. No. 100425. DOI: 10.1016/j.mtla.2019.100425.

71. Shin J., Choi K., Shiko S., Choi H., Bae D. Mechanical damping behavior of Al/C60-fullerene composites with supersaturated Al—C phases. Composites. Pt. B. 2015. Vol. 77. P. 194—198. DOI: 10.1016/j.compositesb.2015.03.006.

72. Choi H.J., Shin J.H., Bae D.H. Self-assembled network structures in Al/C60 composites. Carbon. 2010. Vol. 48. P. 3700—3707. DOI: 10.1016/j.carbon.2010.06.013.

73. Asgharzadeh H., Faraghi H., Kim H.S. Fabrication of fullerene-reinforced aluminum matrix nanocomposites. Acta Metallurgica Sinica (Eng. Lett.). 2017. Vol. 30 (10). P. 973—982. DOI: 10.1007/s40195-017-0629-9.

74. Choi K., Seo J., Bae D., Choi H. Mechanical properties of aluminum-based nanocomposite reinforced with fullerenes. Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2014. Vol. 24. P. s47—s52. DOI: 10.1016/S1003-6326(14)63287-8.

75. Bakshi S.R., Lahiri D., Agarwal A. Carbon nanotube reinforced metal matrix composites: A review. Int. Mater. Reviews. 2010. Vol. 55 No. 1. P. 41—64. DOI: 10.1179/095066009X12572530170543.

76. Бунаков Н.А., Козлов Д.В., Голованов В.Н., Климов Е.С., Ефимов М.С. Композиционный материал на основе алюминия с добавлением многостенных углеродных нанотрубок: Получение, структура, свойства. Изв. вузов. Поволж. регион. 2016. No. 2(38). P. 134—146. DOI: 10.21685/2072-3040-2016-2-11.

77. Esawi A.M.K., Morsi K., Sayed A., Abdel Gavard A., Borah P. Fabrication and propertis of dispersed carbon nanotube-aluminum composites. Mater. Sci. Eng. 2009. Vol. A508. P. 167—173. DOI: 10.1016/j.msea.2009.01.002.

78. Deng C.F., Wang D.Z., Zhang X.X., Li A.B. Processing and properties of carbon nanotubes reinforced aluminum composites. Mater. Sci. Eng. 2007. Vol. A444. P. 138—145. DOI: 10.1016/j.msea.2006.08.057.

79. Deng C.F., Wang D.Z., Zhang X.X., Ma Y.X. Damping characteristics of carbon nanotube reinforced aluminum composite. Mater. Lett. 2007. Vol. 61. P. 3229—3231. DOI: 10.1016/j.matlet.2006.11.073.

80. Jiang L., Fan G., Li Z., Kai X., Zhang D., Chen Z., Humphries S., Heness G., Yeung W.Y. An approach to the uniform dispersion of a high volume fraction of carbon nanotubes in aluminum powder. Carbon. 2011. Vol. 49. P. 1965— 1971. DOI: 10.1016/j.carbon.2011.01.021.

81. Noguchi T., Magario A., Fukazawa S., Shimizu S., Beppu J., Seki M. Carbon nanotube/aluminium composites with uniform dispersion. Mater. Trans. 2004. Vol. 45. No. 2. P. 602—604. DOI: 10.2320/matertrans.45.602.

82. Mirzaee O., Alizad-Farzin Y. A сase study for fabrication of MWCNT—TiO2 hybrid reinforced aluminium matrix nanocomposites. Mech. Adv. Composite Structures. 2014. Vol. 2. P. 107—111.

83. Tu J.P., Yanga Y. Z., Wanga L.Y., Mab X.C., Zhang X.B. Tribological properties of carbon-nanotube-reinforced copper composites. Trib. Lett. 2001. Vol. 10. No. 4. P. 225—227.

84. Chen B., Umeda J., Kondoh K. Study on aluminum matrix composites reinforced with singly dispersed carbon nanotubes. J. Jpn. Soc. Powder Metallurgy. 2017. Vol. 65. No. 3. P. 139—144. DOI: 10.2497/jjspm.65.139.

85. Raju K. S. R., Raju V. R., Raju P. R. M., Rajesh S., Partha G. Enhancement of the mechanical properties of an aluminum metal matrix nanocomposite by the hybridization technique. J. Mater. Res. Technol. 2016. Vol. 5(3). P. 241—249. DOI: 10.1016/j.jmrt.2015.11.005.

86. Alekseev A.V., Dubov D.Yu., Predtechenskiy M.R. Influence of carbon nanotubes on mechanical propertis of cast aluminum, Grade A5. Inorg. Mater.: Appl. Res. 2018. Vol. 9. No. 2. P. 270—278. DOI: 10.1134/S2075113318020028.

87. Li Q., Rottmair C. A., Singer R.F. CNT reinforced light metal composites produced by melt stirring and high pressure die casting. Composit. Sci. Tech. 2010. Vol. 70. P. 2242—2247. DOI: 10.1016/j.compscitech.2010.05.024.

88. Jin S., Shen P., Zhou D., Jiang Q. Self-propagating high-temperature synthesis of nano-TiCx particles with different shapes by using carbon nano-tube as C source. Nanoscale Res. Lett. 2011. Vol. 6:515. DOI: 10.1186/1556-276X-6-515.

89. Zhou D., Qiun F., Jiang Q. The nano-sized TiC particle reinforced Al—Cu matrix composite with superior tensile ductility. Mater. Sci. Eng. A. 2015. Vol. 622. Р. 189—193. DOI: 10.1016/j.msea.2014.11.006.

90. Tian W.-S., Zhou D.-S., Qiu F., Jiang Q.-C. Superior tensile properties of in situ nano-sized TiCp/Al—Cu composites fabricated by reaction in melt method. Mater. Sci. Eng. A. 2016. Vol. 658. P. 409—414. DOI: 10.1016/j.msea.2016.02.015.

91. Tian W.-S., Zhao Q.-L., Zhang Q.-Q., Qiu F., Jiang Q.-C. Superior creep resistance of 0.3 wt.% nano-sized TiCp/ Al-Cu composite. Mater. Sci. Eng. A. 2017. Vol. 700. P. 42—48. DOI: 10.1016/j.msea.2017.05.101.

92. Uddin S. M., Mahmud T., Wolf C., Glanz C., Kolaric I. Volkmer C., Höller H., Wienecke U., Roth S., Fecht H.-J. Effect of size and shape of metal particles to improve hardness and electrical properties of carbon nanotube reinforced copper and copper alloy composites. Composit Sci. Tech. 2010. Vol. 70. P. 2253—2257. DOI: 10.1016/j.compscitech.2010.07.012.

93. Shin S.E., Choi H.J., Shin J.H., Bae D.H. Strengthening behavior of few-layered graphene/aluminum composites. Carbon. 2015. Vol. 82. P. 143—151. DOI: 10.1016/j.carbon.2014.10.044.

94. Guan R., Wang Y., Zheng S., Su N., Ji Z., Liu Z., An Y., Chen B. Fabrication of aluminum matrix composites reinforced with Ni-coated graphene nanosheets. Mater. Sci. Eng. 2019. Vol. A 754. P. 437—446. DOI: 10.1016/j.msea.2019.03.068.

95. Li J., Zhang X., Geng L. Improving graphene distribution and mechanical properties of GNP/Al composites by cold drawing. Mater. Design. 2018. Vol. 144. P. 159—168. DOI: 10.1016/j.matdes.2018.02.024.

96. Yu Z., Yang W., Zhou C., Zhang N., Chao Z., liu H., Cao Y., Sun Y., Shao P., Wu G. Effect of ball milling time on graphene nanosheets reinforced Al6063composite fabricated by pressure infiltration method. Carbon. 2019. Vol. 141. P. 25—39. DOI: 10.1016/j.carbon.2018.09.041.

97. Елшина Л.А., Мурадымов Р.В., Квашничев А.Г., Вичужанин Д.И., Молчанова Н.Г., Панкратов А.А. Синтез новых металломатричных композитных материалов Al—Al2O3—графен. Расплавы. 2017. No. 3. C. 185—200.

98. Yolshina L.A., Muradymov R.V., Korsun I.V., Yakovlev G.A., Smirnov S.V. Novel aluminum-graphene and aluminumgraphite metallic composite materials: Synthesis and properties. J. Alloys Compd. 2016. Vol. 663. P. 449—459. DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.12.084.

99. Ahmad I., Yazdani B. Zhu Y. Recent advances on carbon nanotubes and graphene reinforced ceramics nanocomposites. Nanomaterials. 2015. Vol. 5. P. 90—114. DOI: 10.3390/nano5010090.

100. Turan M.E. Investigation of mechanical properties of carbonaceous (MWCNT, GNPs and C60) reinforced hot-extruded aluminum matrix composites. J. Alloys Compd. 2019. Vol. 788. P. 352—360. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.02.253.

101. Jia H., Zhang Z., Qi Z., Liu G., Bian X. Formation of nanocrystalline TiC from titanium and different carbon source by mechanical alloying. J. Alloys Compd. 2009. Vol. 472. P. 97—103. DOI: 10.1016/j.jallcom.2008.04.070.

102. Zhang D., Guli H.., Luo J., Wu Ch., Wang J. Effect of Cu— Ti—C reaction composition on reinforcing particles size of TiCx/Cu composites. J. Wuhan Univ. Tech.-Mater. Sci. Ed. 2018. Vol. 33. No.1. P. 43—48. DOI: 10.1007/s11595-018-1783-2.

103. Robles-Hernández F.C., Calderon H.A. Nanostructured metal composites reinforced with fullerenes. J. Miner. Met. Mater. Soc. 2010. Vol. 62. No. 2. P. 63—68. DOI: 10.1007/s11837-010-0034-6.

104. Qiu F., Tong H.-T., Gao Y.-Y., Zou Q., Dong B.-X., Li Q., Chu J.-G., Chang F., Shu S.-L., Jiang Q.-C. Microstructures and compressive properties of Al matrix composites reinforced with bimodal hybrid in situ nano-/micro-sized TiC particles. Materials. 2018. Vol. 11. No. 8: 1284. DOI: 10.3390/ma11081284.

105. Gao Y.-Y., Qiu F., Liu T.-S., Chu J.-G., Zhao Q.-L., Jiang Q.-C. Effects of carbon source on TiC particles distribution, tensile and abrasive wear properties of in situ TiC/Al—Cu nanocomposites prepared in the Al—Ti—C system. Nanomaterials. 2018. Vol. 8. No. 8: 610. DOI: 10.3390/nano8080610.

106. Принципы упрочнения в композиционных материалах. В кн.: Современные композиционные материалы. Под ред. Л. Браутмана, Р. Крока. М.: Мир, 1970. С. 13—40.

107. Кем А.Ю. Технологические основы производства порошковых и композиционных наноструктурных материалов и изделий: Уч. пос. Ростов-на-Дону: Изд. центр ДГТУ, 2008.

108. Рязанов С.А. Метастабильные состояния гетерогенных систем. Вестник СамГТУ. Сер. Техн. науки. 2006. No. 40. С. 120—128.

109. Амосов А.П., Никитин В.И., Никитин К.В., Рязанов С.А., Ермошкин А.А. Научно-технические основы применения процессов СВС для создания литых алюмоматричных композиционных сплавов, дискретно армированных наноразмерными керамическими частицами. Наукоемкие технологии в машиностроении. 2013. No. 8. С. 3—10.


Для цитирования:


Амосов А.П., Луц А.Р., Рыбаков А.Д., Латухин Е.И. Применение различных порошковых форм углерода для армирования алюмоматричных композиционных материалов углеродом и карбидом титана. Обзор. Известия вузов. Цветная металлургия. 2020;(4):44-64. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2020-4-44-64

For citation:


Amosov A.P., Lutz A.R., Rybakov A.D., Latukhin E.I. Application of different powdered forms of carbon for reinforcement of aluminum matrix composite materials by carbon and titanium carbide. А review. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya (Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy). 2020;(4):44-64. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2020-4-44-64

Просмотров: 235


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)