Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Влияние высокоэнергетической обработки в планетарной шаровой мельнице на микроструктуру, фазовый состав и микротвердость сплава Al–Mn–Cu

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2022-3-68-76

Полный текст:

Аннотация

   Методами рентгенофазового и рентгеноструктурного анализов, электронной сканирующей микроскопии исследовано влияние времени обработки в планетарной шаровой мельнице на морфологию, фазовый состав и микроструктуру гранул сплава системы Al–Mn–Cu с частицами наноалмаза и без них. Фазовый состав сплава определен методом рентгенофазового анализа после литья и обработки в течение 5–20 ч. Показано, что частицы наноалмаза способствуют огрублению гранул, особенно выраженному с увеличением времени размола до 20 ч. При этом размер гранул исходного сплава слабо зависит от времени обработки. В процессе механического легирования происходит растворение фаз кристаллизационного происхождения, имеющих в составе медь. Период решетки алюминиевого твердого раствора уменьшается после 5-часовой обработки до 0,4028–0,4030 нм, а с увеличением времени размола возрастает. При нагреве механически легированных гранул выявлены экзотермические эффекты, связанные с выделением вторичных фаз, а при более продолжительном времени размола интенсивность пиков уменьшается. Температура солидуса образцов после механического легирования снижается, при этом в образце с частицами наноалмаза наблюдается экзотермический эффект, который может быть связан с образованием карбида алюминия, окислительными реакциями в частицах наноалмаза. Максимальные значения микротвердости гранул достигаются после 5–10 ч механического легирования, при этом наличие частиц наноалмаза незначительно повышает максимум микротвердости с 316 до 330 HV. Полученные результаты говорят о растворении меди и марганца в алюминиевом твердом растворе после 5 ч обработки и их выделении при большем времени размола. Частицы наноалмаза не влияют на растворение элементов, но ускоряют распад твердого раствора с увеличением времени обработки.

Об авторах

О. А. Яковцева
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСиС»
Россия

канд. техн. наук, ассистент

кафедра «Металловедение цветных металлов» (МЦМ)

119991

Ленинский пр-т, 4

Москва



А. С. Просвиряков
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСиС»
Россия

канд. техн. наук, ст. науч. сотр.

лаборатория ультрамелкозернистых металлических материалов

Москва



В. В. Чеверикин
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСиС»
Россия

канд. техн. наук, вед. науч. сотр.

кафедра МЦМ

Москва



Э. Н. Занаева
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСиС»
Россия

канд. техн. наук, уч. мастер, науч. сотр.

кафедра МЦМ

Москва



А. В. Михайловская
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСиС»
Россия

канд. техн. наук, доцент

кафедра МЦМ

Москва



Список литературы

1. Darling K. A., Roberts A. J., Armstrong L., Kapoor D., Tschopp M. A., Kecskes L. J., Mathaudhu S. N. Influence of Mn solute content on grain size reduction and improved strength in mechanically alloyed Al—Mn alloys. Mater. Sci. Eng. A. 2014. Vol. 589. P. 57—65.

2. Konopatsky A. S., Yusupov K. U., Corthay S., Matveev A. T., Kovalskii A. M., Shtansky D. V. High-strength aluminum-based composite materials reinforced by microstructures and nanostructures (mini review). Russ. J. Non-Ferr. Met. 2019. Vol. 60. No. 6. P. 720—729.

3. Шалунов Е. П. Жаропрочные материалы на основе порошкового алюминиевого сплава для армирования поршней форсированных двигателей / Е. П. Шалунов, И. В. Архипов // Вестн. Чуваш. ун-та. – 2012. – No. 3. – С. 244—251 / Shalunov E. P., Arkhipov I. V. Heat-resistant materials based on powder aluminum alloys for reinforcement of the forced engines pistons. Vestnik Chuvashskogo Universiteta. 2012. No. 3. P. 244—251 (In Russ.).

4. Просвиряков А. С. Механическое легирование алюминиевого сплава частицами наноалмаза / А. С. Просвиряков // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2013. – No. 4. – C. 45—50 / Prosviryakov A. S. Mechanical alloying of aluminum alloy with nanodiamond particles. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. No. 56 (1). P. 92—96.

5. Shechtman D., Schaefer R. J., Biancaniello F. S. Precipitation in rapidly solidified Al—Mn alloys. Metall. Trans. A. Phys. Metall. Mater. Sci. 1984. Vol. 15 A. No. 11. P. 1987—1997.

6. Eckert J., Schultz L., Urban K. Compositional dependence of quasicrystal formation in mechanically alloyed Al—Cu—Mn. J. Less Common Met. 1990. Vol. 167. No. 1. P. 143—152.

7. Darling K. A., Roberts A. J., Catalano J. E., Tschopp M. A., Kecskes L. J. Effect of processing parameters on the microstructure of mechanically alloyed nanostructured Al—Mn alloys. In: Advanced composites for aerospace, marine, and land applications II. Springer, Cham., 2015. P. 3—11. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48141-8_1.

8. Murty B. S., Ranganathan S. Novel materials synthesis by mechanical alloying/milling. Int. Mater. Rev. 1998. Vol. 43. No. 3. P. 101—141.

9. Rofman O. V., Prosviryakov A. S., Kotov A. D., Bazlov A. I., Milovich P. O., Karunakaran G., Mikhaylovskaya A. V. Fabrication of AA2024/SiCp metal matrix composite by mechanical alloying. Met. Mater. Int. (Korean Institute of Metals and Materials). 2021. Vol. 28. No. 3. P. 811—822.

10. Sharifi H., Borujeni H. R., Nasresfahani M. R. The influence of volume fraction of SiC particles on the properties of Al/SiCp nanocomposites produced by powder metallurgy with high energy ball milling. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2016. Vol. 57. No. 7. P. 728—733.

11. Иванов Д. А. Изучение механизма разрушения алюмоматричного дисперсно-упрочненного композиционного материала Al—Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub> —Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> со слоистой структурой при статическом и ударном нагружениях / Д. А. Иванов, С. Д. Шляпин, Г. Е. Вальяно // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2020. – No. 4. – C. 66—75. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-4-66-75 / Ivanov D. A., Shlyapin S. D., Valiano G. E. Mechanism of destruction of the Al— Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub> —Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> alumo-matrix dispersion-hardened composite material with a layered structure on static and shock loading. Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional’nye Pokrytiya (Powder Metallurgy аnd Functional Coatings). 2020. No. 4. P. 66—75 (In Russ.). https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-4-66-75.

12. Rofman O. V., Mikhaylovskaya A. V., Kotov A. D., Mochugovskiy A. G., Mohamed A. K., Cheverikin V. V., Short M. P. AA2024/SiC metal matrix composites simultaneously improve ductility and cracking resistance during elevated temperature deformation. Mater. Sci. Eng. A. 2020. Vol. 790. P. 139697.

13. Esquivel J., Wachowiak M. G., O’Brien S. P., Gupta R. K. Thermal stability of nanocrystalline Al—5at.%Ni and Al—5at.%V alloys produced by high-energy ball milling. J. Alloys Compd. 2018. Vol. 744. P. 651—657.

14. Kim G. H., Kim H. S., Kum D. W. Determination of titanium solubility in alpha-aluminum during high energy milling. Scr. Mater. 1996. Vol. 34. No. 3. P. 421—428.

15. Li F., Ishihara K. N., Shingu P. H. The formation of metastable phases by mechanical alloying in the aluminum and copper system. Metall. Trans. A. 1991. Vol. 22. No. 12. P. 2849—2854.

16. Esquivel J., Gupta R. K. Influence of the V content on microstructure and hardness of high-energy ball milled nanocrystalline Al—V alloys. J. Alloys Compd. 2018. Vol. 760. P. 63—70.

17. Eckert J., Schultz L., Urban K. Quasicrystal formation and phase transitions by ball milling. Mater. Sci. Eng. A. 1991. Vol. 133. P. 393—397.

18. Prosviryakov A. S., Shcherbachev K. D., Tabachkova N. Y. Investigation of nanostructured Al—10wt.%Zr material prepared by ball milling for high temperature applications. Mater. Charact. 2017. Vol. 123. P. 173—177.

19. Rofman O. V., Prosviryakov A. S., Mikhaylovskaya A. V., Kotov A. D., Bazlov A. I., Cheveriki V. V. Processing and microstructural characterization of metallic powders produced from chips of AA2024 alloy. JOM. 2019. Vol. 71. No. 9. P. 2986—2995.

20. Popov V. A., Prosviryakov A. S., Sagalova T., Többens D., Kiryukhantsev-Korneev Ph. Use of mechanical alloying for production of aluminium matrix composites with non-agglomerated nanodiamond reinforcing particles. Acta Phys. Pol., A. 2014. Vol. 126. P. 1008—1011.

21. Nayak S. S., Pabi S. K., Murty B. S. Al—(L12)Al3Ti nanocomposites prepared by mechanical alloying: Synthesis and mechanical properties. J. Alloys Compd. 2010. Vol. 492. No.1—2. P. 128—133.

22. Prosviryakov A., Bazlov A., Pozdniakov A., Emelina N. Low-cost mechanically alloyed copper-based composite reinforced with silicate glass particles for thermal applications. JOM. 2019. Vol. 71. No. 3. P. 995—1001.

23. Prosviryakov A. S., Shcherbachev K. D. Strengthening of mechanically alloyed Al-based alloy with high Zr contents. Mater. Sci. Eng. A. 2018. Vol. 713. P. 174—179.

24. Suryanarayana C. Mechanical alloying and milling. Prog. Mater. Sci. 2001. Vol. 46. No. 1—2. P. 1—184.


Рецензия

Для цитирования:


Яковцева О.А., Просвиряков А.С., Чеверикин В.В., Занаева Э.Н., Михайловская А.В. Влияние высокоэнергетической обработки в планетарной шаровой мельнице на микроструктуру, фазовый состав и микротвердость сплава Al–Mn–Cu. Известия вузов. Цветная металлургия. 2022;(3):68-76. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2022-3-68-76

For citation:


Yakovtseva O.A., Prosviryakov A.S., Cheverikin V.V., Zanaeva E.N., Mikhaylovskaya A.V. Effect of high-energy ball milling on the microstructure, phase composition and microhardness of the Al–Mn–Cu alloy. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya (Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy). 2022;(3):68-76. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2022-3-68-76

Просмотров: 47


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