Промышленность \ Теория и технология процессов производства, обработки и переработки материалов

Металлические композиционные материалы с дисперсным упрочнителем, страница 38

Из рис. 5.1 видно, что твердость КМДУ повышается пропорционально объемной доле упрочняющей фазы (HV38 – матричный сплав; HV71 – КМДУ с 10% SiCp; HV113 – КМДУ с 30% SiCp).

Старение после закалки дает повышение твердости, как у матричного сплава, так и у КМДУ независимо от объемной доли упрочнителя (прирост HV42 у матричного сплава; HV43 у КМДУ с 10% SiCp; HV49 у КМДУ с 30% SiCp).

В одном из исследований эффекта старения КМДУ были исследованы дисперсионно-твердеющие матричные сплавы Al-4% мас Cu и 2024 (4,9%Cu), а упрочняющая фаза в виде SiCнк с объемной долей 5, 10, 15, 27% мас., полученные литьем и горячим прессованием порошковой смеси. Образцы проходили закалку в воде после выдержки в течение 2 часов Al-4%Cu при Т=520˚С и 2024 при Т=490˚С с последующим искусственным старением при Т=160˚С и Т=295˚С соответственно или естественным старением в течение 50 дней.


Анализ изменения твердости показал, что матричные сплавы имеют максимум твердости после τ=12 часов при Т=160˚С и увеличение составляет ~50HV, а КМДУ на основе этого сплава через 1-2 дня при той же Т старения, а увеличение составляет ~30HV. При этом было установлено, что образование ГП(II) зон, характерных для Al-Cu сплавов, подавлено введением SiCнк. В образцах КМДУ упрочняющими фразами являются иглообразные выделения θ-фазы в матрице и некогерентные выделения θ на границе зерен. На межфазных границах фаз не обнаружено. Подавление образования ГП(II)-зон объясняется повышенной плотностью дислокаций в матрице из-за различия КЛТР Al и SiC (10:1).

Исследование структуры и твердости материала поршня из сплава Al-30 и композитной вставки Al-30+SiO2нк 7%, полученных жидкой штамповкой, при термообработке по режиму Т6 (рис. 5.2) показывает, что в обоих случаях при закалке происходит снижение твердости и реализуется процесс старения; в композитной части поршня эти процессы менее интенсивно проявляются в изменении твердости и происходят более медленно.

Анализ структуры показывает, что выделение избыточного кремния происходит в КМ вблизи частиц упрочняющей фазы с образованием крупных включений (рис. 5.3а), в матричном сплаве кремний располагается в межзеренном пространстве (рис. 5.3б).

Скачать файл