RU2751401C2 - Способ получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия - Google Patents
Способ получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751401C2 RU2751401C2 RU2019141821A RU2019141821A RU2751401C2 RU 2751401 C2 RU2751401 C2 RU 2751401C2 RU 2019141821 A RU2019141821 A RU 2019141821A RU 2019141821 A RU2019141821 A RU 2019141821A RU 2751401 C2 RU2751401 C2 RU 2751401C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite material
- aluminum
- rpm
- minutes
- fullerene
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 35
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 18
- 125000003184 C60 fullerene group Chemical group 0.000 abstract description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 6
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 150000001398 aluminium Chemical class 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 5
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229910001148 Al-Li alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 2
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 2
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001192 hot extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- RQMIWLMVTCKXAQ-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[C] Chemical compound [AlH3].[C] RQMIWLMVTCKXAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 125000001475 halogen functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 1
- 238000005551 mechanical alloying Methods 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия, модифицированного фуллереном С60, и может быть использовано в машиностроении и авиакосмической отрасли. Способ получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия включает обработку алюминиевого сплава и фуллерена С60 в планетарной мельнице, при этом смесь из стружки сплава алюминия с 6 мас.% магния и порошка фуллерена С60 в количестве 0,1- 0,5 мас.% разделяют на две порции, первую порцию обрабатывают в планетарной мельнице при 1600 оборотах в минуту 15 минут, а вторую при 1800 оборотах 45 минут, порции объединяют в соотношении 1:1, обрабатывают в планетарной мельнице при 900 оборотах в минуту 25 минут, прессуют заготовку при 550 МПа и проводят прямую экструзию со степенью деформации 5-7 при давлении 1-1,5 ГПа и температуре 280±5°С. Техническим результатом изобретения является повышение пластичности материала и увеличение механических свойств при сохранении плотности на уровне исходного матричного сплава, что расширяет возможность использования материала в машиностроительной и авиакосмической отрасли за счет высоких показателей удельной прочности. 3 ил., 4 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к способу получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия, модифицированного фуллереном С60, с улучшенными физико-механическими свойствами, для применения в области машиностроения и авиакосмической отрасли.
Наноструктурные композиционные материалы на основе алюминия, модифицированные фуллереном С60, демонстрируют повышенный уровень механических свойств. Для такого рода наноструктурных композитов известно, что при уменьшении среднего размера кристаллитов матрицы прочностные свойства возрастают, при этом на начальных стадиях происходит ламинарное снижение пластичности пропорциональное уменьшению среднего размера кристаллитов, а затем, при достижении критического значения среднего размера кристаллитов, происходит резкое снижение пластичности почти до нулевых значений. Поэтому управление свойствами объемных наноструктурных композиционных материалов лишь за счет уменьшения структурных элементов материала сильно ограничено.
Низкая пластичность наноструктурных композиционных материалов не позволяет в полной мере использовать их в качестве конструкционных. Решением данной проблемы может стать создание материала представляющего собой механическую смесь схожих по фазовому, но разных по структурному состоянию частиц, т.е. создание наноструктурного композиционного материала, чья структура образована из смеси прочных и менее пластичных частиц с менее прочными, но более пластичными (статья Martin P. Harmer, Helen М. Chan, Gary A. Miller. Unique Opportunities for Microstructural Engineering with Duplex and Laminar Ceramic Composite // Journal of the American Ceramic Society. Vol 75(7), P1715-1728, 2005).
Основной задачей при разработке наноструктурного композиционного материала на основе алюминия с дуплексной структурой является необходимость подбора соотношения содержания прочных и менее пластичных частиц к менее прочным частицам с большей пластичностью. Конечный материал будет обладать более высокой пластичностью при минимальных потерях в прочностных свойствах.
Аналогами данного изобретения являются следующие патенты, описывающие получение упрочненных алюминиевых сплавов с дуплексной структурой.
RU 2485196 (20.06.2013, С22С 1/05) предлагает формовать изделия в жидком или полужидком состоянии из порошкообразного материала в специальных формах под давлением, в качестве порошкообразного материала применяют гранулы композиционного материала с металлической матрицей и с наноразмерными упрочняющими частицами, которые получают методом механического легирования из исходных частиц матричного материала и порошков упрочняющих наночастиц при длительности обработки, определяемой по эмпирической формуле. Объемная доля упрочняющих частиц составляет от 0,1% до 50%, а размер упрочняющих наночастиц равен от 0,7 нм до 100 нм. Метод получения предусматривает получение мелкодисперсных наноструктурных порошков различного гранулометрического состава путем размола исходных компонентов в высокоэнергетических шаровых мельницах. Материал может применяться, как в виде порошка - для модификации различных полимерных композиций, либо подвергаться последующей термобарической обработке для получения объемных заготовок и изделий. Режим обработки подбирается эмпирически для получения оптимальных свойств материала. Концентрация модифицирующих частиц составляет от 0,1 до 5 вес.%.
US 20100189995 (29.07.2010, В32В 9/00), где наноструктурированный композиционный материал на основе алюминия с дуплексной структурой состоит из двух фаз: гранул из чистого алюминия и гранул алюминий-углеродные нанотрубки, которые либо сплавляются, либо напыляются. Данный материал с дуплексной структурой состоит из гомогенно распределенных зерен наноструктурированного композиционного материала со сложной иерархической структурой. Компоненты наноструктурированного композиционного материала смешаны не только на уровне частиц порошка (агрегатов), но и на более низком уровне - отдельных агломератов и кристаллитов, что позволяет эффективно использовать преимущества каждого из компонентов НКМ с дуплексной структурой.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому (аналогом изобретения) является RU 2440433 (22.10.2010, С22С 21/00), где описан способ получения наноструктурного композита на основе алюминия, включающий, в частности, смешивание алюминиевого сплава Al-Li марок 1420, 1430 или Al-Sc марки 1570 с углеродными нанокластерами в шаровой мельнице и спекание полученной смеси под давлением. Оптимальными параметрами механоактивации в прототипе являются: ускорения, развиваемые мелющими шарами - от 500 до 800 м/сек2; продолжительность обработки в течение 12-15 мин. Размер зерен частиц сплавов алюминия находится в диапазоне от 5 до 150 нм. В качестве упрочняющих наночастиц используется фуллерен С60 в количестве 0,5÷12 вес.% в молекулярной форме. Спекание проходит в ячейке камеры высокого давления типа «поршень-цилиндр» при 280-380°С под давлением 0,5-1,5 ГПа. За счет расположения молекул С60 на поверхности зерен алюминиевого сплава и образования прочных ковалентных связей между структурными элементами данный композит с концентрацией фуллерена С60 в 0,5÷12 вес.% обладает плотностью 2470-2650 кг/м3, а также обладает увеличенной твердостью и удельной прочностью в сравнении с аналогами.
Недостатком данного изобретения является применение термически упрочняемых сплавов системы Al-Li и Al-Sc, которые при наноструктурировании оказываются слишком хрупкими, а их термообработка в наноструктурном состоянии не возможна из-за ускоренных процессов рекристаллизации, что и подчеркнуто в указанном патенте: температура консолидации 280-380°С; деформация при разрушении не превышает 0,1%. Кроме того, метод получения в камере типа «поршень-цилиндр» имеет ряд недостатков, основным из которых в данном случае является невозможность получения протяженных или достаточно крупных образцов из-за сильного градиента распределения давления по объему реакционной зоны камеры. А у изготовленных по прототипу образцов отсутствует изотропия физических свойств. Кроме того, из-за низкой скорости диффузионных процессов при температуре спекания ниже 0,75 Тпл матрицы требуется чрезмерно длительная выдержка для обеспечения удовлетворительной прочности связей между частицами композита.
В результате получаемый материал при концентрации фуллерена С60 в 0,5 вес.% обладает следующими характеристиками, приведенными в таблице:
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, нацелена на создание наноструктурного композиционного материала с дуплексной структурой на основе алюминия, модифицированного фуллереном С60, с улучшенными физико-механическими свойствами для использования в машиностроении и авиакосмической отрасли.
Поставленная задача решается благодаря точному контролю химического и фазового состава порошков, обеспечению среднего размера кристаллитов алюминия ≤70 нм в мелкокристаллическом порошке и в диапазоне 70-150 нм в крупнокристаллическом, за счет строго соблюдения соотношения 1:1 порошков двух типов в конечном материале, а также за счет их смешивания на уровне отдельных кристаллитов. В качестве модифицирующей углеродной фазы используется порошок фуллерена С60 в кристаллической форме в количестве 0,1-5-0,5 вес.%.
Согласно предлагаемому техническому решению, наноструктурный композиционный материал на основе алюминия с дуплексной структурой имеет каркас из прочных частиц с малым размером кристаллитов, между которыми располагаются более крупные пластичные частицы, в которых будут локализоваться деформационные напряжения. Для повышения прочности связи между кристаллитами алюминия и более эффективного перераспределения нагрузки воспринимаемой материалом, в процессе механоактивационной обработки создаются благоприятные термодинамические условия для образования прочных алюминий-фуллереновых комплексов, которые дополнительно скрепляют отдельные кристаллиты.
Техническим результатом является увеличение пластичности наноструктурного композиционного материала с дуплексной структурой на основе алюминия, модифицированного фуллереном С60, при незначительных потерях в прочностных характеристиках.
Способ получения наноструктурного композиционного материала с дуплексной структурой на основе алюминия включает в себя несколько стадий подготовки компонентов: 1 - подготовка крупнокристаллических порошков; 2 - подготовка мелкокристаллических порошков; 3 - смешивание крупно и мелкокристаллических порошков; 4 - консолидация полученной порошковой смеси методом интенсивной пластической деформации - прямой горячей экструзии.
Для получения крупнокристаллических порошков наноструктурного композиционного материала на основе алюминия (70-150 нм) в атмосфере аргона в размольные контейнеры помещают 400 грамм исходной стружку сплава АМг6 (ГОСТ 4784-97) и фуллерен С60 (0,1÷0,5 вес.%). Далее в планетарной шаровой мельнице осуществляют механоактивационную обработку указанной смеси в течение 15 минут при рабочей частоте водила 1600 об/мин.
Для получения мелкокристаллических порошков наноструктурного композиционного материала на основе алюминия (менее 70 нм) в атмосфере аргона в размольные контейнеры помещают 400 грамм исходной стружки сплава АМг6 (ГОСТ 4784-97) и фуллерен С60 (0,1÷0,5 вес. %). Далее в планетарной шаровой мельнице осуществляют механоактивационную обработку указанной смеси в течение 45 минут при рабочей частоте водила 1800 об/мин.
Для получения порошка наноструктурного композиционного материала с дуплексной структурой на основе алюминия в пропорции 1:1 смешивают крупно и мелкокристаллические порошки (по 200 грамм каждого типа порошка). Далее в планетарной шаровой мельнице осуществляют механоактивационную обработку указанной смеси в течение 25 минут при рабочей частоте водила 900 об/мин.
Полученную порошковую смесь компактируют в цилиндрический брикет диаметром 50 мм под давлением 400-600 МПа и подвергают прямой горячей экструзии со степенью деформации 5-7.
Для характеризации механических свойств наноструктурированного композиционного материала с дуплексной структурой на основе алюминия проводят испытания на растяжение, сжатие и изгиб, а также определяют микротвердость и плотность полученных материалов. Испытания проводят согласно ГОСТ 25.503-97, ГОСТ 14019-2003, ГОСТ 1497-84, ГОСТ 9450-76, ГОСТ 20018-74.
Рентгеноструктурные исследования проводят на универсальном рентгеновском дифрактометре PANalytical Empyrean, исследования методом спектроскопии комбинационного рассеяния света на спектрометре TRIAX-552 и iHR550, исследования методом просвечивающей микроскопии на микроскопе JEM-2010, а исследования физико-механических свойств на универсальной испытательной машине Instron 5982, твердомере ПМТ-3, и лабораторных электронных весах KERN-770-60, с приставкой для измерения плотности Sartorius YDK 01 LP.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГ. 1, 2, 3
На Фиг. 1 представлены дифрактограммы крупнокристаллического и мелкокристаллического порошка наноструктурированного композиционного материала на основе алюминия и наноструктурированного композиционного материала с дуплексной структурой на основе алюминия, модифицированного фуллереном С60, после экструзии.
На Фиг. 2 представлено полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ) JEM-2010 изображение зерен наноструктурированного композиционного материала с дуплексной структурой на основе алюминия в экструдированном образце.
На Фиг. 3 представлены спектры комбинационного рассеяния света (КРС) экструдированного образца наноструктурированного композиционного материала с дуплексной структурой на основе алюминия.
Следующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение:
Пример 1. Получение наноструктурного композиционного материала на основе алюминия, модифицированного фуллереном С60.
В инертной атмосфере смешивают 400 грамм исходной стружку сплава АМг6 и 0,4 вес.% порошка фуллерена С60 в кристаллической форме. Полученную смесь засыпают в размольные контейнеры и осуществляют механоактивационную обработку в планетарной шаровой мельнице со следующими параметрами:
Для получения крупнокристаллических порошков НКМ осуществляют механоактивационную обработку указанной смеси в течение 15 минут при рабочей частоте водила 1600 об/мин.
Для получения мелкокристаллических порошков НКМ осуществляют механоактивационную обработку указанной смеси в течение 45 минут при рабочей частоте водила 1800 об/мин.
Для получения порошка НКМ с дуплексной структурой в пропорции 1:1 в инертной атмосфере смешивают крупно и мелкокристаллические порошки полученные согласно параметрам указанным выше. Далее в планетарной шаровой мельнице осуществляют механоактивационную обработку указанной смеси в течение 25 минут при рабочей частоте водила 900 об/мин.
Затем полученную порошковую смесь в количестве 200 г загружают в камеру типа «поршень-цилиндр» и прессуют при давлении 550 МПа. После чего полученный брикет помещают в узел прессования экструдера и производят прямую экструзию со степенью деформации 5-7 при давлении 1-1,5 ГПа и температуре 280±5°С. После окончания процесса экструзии исследуют структуру и механические свойства образцов.
На Фиг. 1 представлены дифрактограммы крупнокристаллического и мелкокристаллического порошка наноструктурированного композиционного материала на основе алюминия и наноструктурированного композиционного материала с дуплексной структурой на основе алюминия, модифицированного фуллереном С60, после экструзии.
На Фиг. 2 представлено полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ) JEM-2010 изображение зерен наноструктурированного композиционного материала с дуплексной структурой на основе алюминия в экструдированном образце. На Фиг. 3 представлены спектры комбинационного рассеяния света (КРС) экструдированного образца наноструктурированного композиционного материала с дуплексной структурой на основе алюминия.
Рентгенофазовый анализ и исследование, проведенное с помощью ПЭМ, показывают, что средний размер кристаллитов в наноструктурном композиционном материале на основе алюминия с дуплексной структурой, модифицированном фуллереном С60, составляет 95 нм. Кристаллиты покрыты ~1 нм углеродным слоем, образовавшимся из фуллерена С60. Напрямую получить изображение таких слоев в ПЭМ достаточно сложно, а скоплений углеродного материала размером больше 1 нм, которые могли бы быть обнаружены в образце в случае их наличия, обнаружено не было. Идентифицировать слои, которыми покрыты кристаллы, можно с помощью спектров КРС. При механоактивационной обработке и экструзии фуллерен образовал ковалентные химические связи с материалом матрицы (алюминием) и трансформировался металло-углеродные комплексы: на спектрах КРС присутствует широкое гало в области 700 см-1 (фиг. 3).
В результате полученный материал обладает следующими характеристиками, приведенными в таблице:
Пример 2. Получение наноструктурного композиционного материала на основе алюминия, модифицированного фуллереном C60, при концентрациях фуллерена, отличающейся от оптимальной, приведенной в примере 1.
В инертной атмосфере смешивают 400 грамм исходной стружки сплава АМг6 и 5 вес.% порошка фуллерена С60 в кристаллической форме. Дальнейшие операции проводят аналогично примеру 1.
В результате полученный материал обладает следующими характеристиками, приведенными в таблице:
Пример 3. Получение наноструктурного композиционного материала на основе алюминия, модифицированного фуллереном С60, при соотношении мелко и крупнокристаллических порошков отличающегося от оптимального, приведенного в примере 1.
Крупно и мелкокристаллические порошки наноструктурного композиционного материала на основе алюминия получают согласно примеру 1. Для получения порошка наноструктурного композиционного материала с дуплексной структурой на основе алюминия в пропорции 1:2 в инертной атмосфере смешивают крупно и мелкокристаллические порошки. Дальнейшие операции проводят аналогично примеру 1. В результате полученный материал обладает следующими характеристиками, приведенными в таблице:
Claims (1)
- Способ получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия, включающий обработку алюминиевого сплава и фуллерена С60 в планетарной мельнице и последующую термобарическую обработку, отличающийся тем, что смесь из стружки сплава алюминия с 6 мас.% магния и порошка фуллерена С60 разделяют на две порции, первую порцию обрабатывают в планетарной мельнице при 1600 оборотах в минуту 15 минут, а вторую - при 1800 оборотах 45 минут, порции объединяют в соотношении 1:1, обрабатывают в планетарной мельнице при 900 оборотах в минуту 25 минут, прессуют заготовку при 550 МПа, проводят прямую экструзию со степенью деформации 5-7 при давлении 1-1,5 ГПа и температуре 280±5°С, при этом фуллерен С60 берут в количестве 0,1- 0,5 мас.%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019141821A RU2751401C2 (ru) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | Способ получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019141821A RU2751401C2 (ru) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | Способ получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2019141821A RU2019141821A (ru) | 2021-06-17 |
| RU2019141821A3 RU2019141821A3 (ru) | 2021-06-24 |
| RU2751401C2 true RU2751401C2 (ru) | 2021-07-13 |
Family
ID=76377063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019141821A RU2751401C2 (ru) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | Способ получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2751401C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2788889C1 (ru) * | 2022-03-18 | 2023-01-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения антифрикционного композиционного материала, синтезированного из смесей металла и гидрированных фуллеренов |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100189995A1 (en) * | 2007-07-18 | 2010-07-29 | Alcan Technology & Management Ag | Duplex-aluminium material based on aluminium with a first phase and a second phase and method for producing the duplex-aluminium material |
| RU2440433C1 (ru) * | 2010-10-22 | 2012-01-20 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов" (ФГБНУ ТИСНУМ) | Наноструктурный композиционный материал на основе алюминия |
| CN103189154B (zh) * | 2010-10-27 | 2016-06-01 | 贝克休斯公司 | 纳米基体粉末金属复合材料 |
| US9410228B2 (en) * | 2009-12-09 | 2016-08-09 | Industry-Academic Cooperation Foundation Yonsei University | Metal matrix composite, and preparation method thereof |
| KR101879594B1 (ko) * | 2016-12-20 | 2018-07-18 | 국민대학교산학협력단 | 송전선용 복합선재 및 이의 제조방법 |
-
2019
- 2019-12-17 RU RU2019141821A patent/RU2751401C2/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100189995A1 (en) * | 2007-07-18 | 2010-07-29 | Alcan Technology & Management Ag | Duplex-aluminium material based on aluminium with a first phase and a second phase and method for producing the duplex-aluminium material |
| US9410228B2 (en) * | 2009-12-09 | 2016-08-09 | Industry-Academic Cooperation Foundation Yonsei University | Metal matrix composite, and preparation method thereof |
| RU2440433C1 (ru) * | 2010-10-22 | 2012-01-20 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов" (ФГБНУ ТИСНУМ) | Наноструктурный композиционный материал на основе алюминия |
| CN103189154B (zh) * | 2010-10-27 | 2016-06-01 | 贝克休斯公司 | 纳米基体粉末金属复合材料 |
| KR101879594B1 (ko) * | 2016-12-20 | 2018-07-18 | 국민대학교산학협력단 | 송전선용 복합선재 및 이의 제조방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2788889C1 (ru) * | 2022-03-18 | 2023-01-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения антифрикционного композиционного материала, синтезированного из смесей металла и гидрированных фуллеренов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2019141821A (ru) | 2021-06-17 |
| RU2019141821A3 (ru) | 2021-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Improving graphene distribution and mechanical properties of GNP/Al composites by cold drawing | |
| Saboori et al. | Microstructure and thermal conductivity of Al–graphene composites fabricated by powder metallurgy and hot rolling techniques | |
| Hidalgo-Manrique et al. | Microstructure and mechanical behaviour of aluminium matrix composites reinforced with graphene oxide and carbon nanotubes | |
| Sap | Microstructural and mechanical properties of Cu-based Co-Mo-reinforced composites produced by the powder metallurgy method | |
| Wagih | Synthesis of nanocrystalline Al 2 O 3 reinforced Al nanocomposites by high-energy mechanical alloying: microstructural evolution and mechanical properties | |
| Wan et al. | Strengthening efficiency competition between carbon nanotubes (CNTs) and in-situ Al4C3 nanorods in CNTs/Al composites influenced by alumina characteristics | |
| Sadeghi et al. | Hot rolling of MWCNTs reinforced Al matrix composites produced via spark plasma sintering | |
| Casati et al. | Effect of ball milling on the ageing response of Al2618 composites reinforced with SiC and oxide nanoparticles | |
| Almotairy et al. | Effect of hot isostatic pressing on the mechanical properties of aluminium metal matrix nanocomposites produced by dual speed ball milling | |
| Singh et al. | Spark plasma sintered Al-0.5 wt% MWCNT nanocomposite: Effect of sintering pressure on the densification behavior and multi-scale mechanical properties | |
| Irhayyim et al. | Effect of nano-TiO 2 particles on mechanical performance of Al-CNT matrix composite | |
| Ramezanalizadeh | Fabrication and characterization of an Al-based nanocomposite with high specific strength and good elongation using large amount CMA nanoparticles | |
| Sedehi et al. | Mechanical properties and microstructures of reduced graphene oxide reinforced titanium matrix composites produced by spark plasma sintering and simple shear extrusion | |
| Jayasathyakawin et al. | Experimental investigations on effect of silicon carbide on microstructure and mechanical properties in Mg-3 wt% Al alloy matrix using powder metallurgy | |
| Sukanto et al. | The effect of milling time on the alumina phase transformation in the AMCs powder metallurgy reinforced by silica-sand-tailings | |
| Parveen et al. | Influence of process parameters and reinforcements on aluminum hybrid composites developed by powder metallurgy process | |
| Hosseinzadeh et al. | Evaluation of microstructural and mechanical properties of A356 composite strengthened by nanocrystalline V8C7-Al2O3 particles synthesized through mechanically activated sintering | |
| Chandran et al. | Effect of carbon nanotube dispersion on mechanical properties of aluminum-silicon alloy matrix composites | |
| Sakovich et al. | Physical and Mechanical Properties of Composites and Light Alloys Reinforced with Detonation Nanodiamonds. | |
| RU2751401C2 (ru) | Способ получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия | |
| RU2716930C1 (ru) | Способ получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия | |
| Toozandehjani et al. | Microstructural and Mechanical Characterization of CNT-and Al 2 O 3-Reinforced Aluminum Matrix Nanocomposites Prepared by Powder Metallurgy Route | |
| Zhu et al. | Mechanical properties and microstructure evolution of VGCNF reinforced 7075Al composite during high pressure torsion | |
| Topcu et al. | Evaluation of Multi-Walled CNT particulate reinforced Ti6Al4V alloy based composites creep behavior of materials under static loads | |
| Bakhshizade et al. | Enhanced mechanical and wear properties of novel AlMgB14 intermetallic reinforced aluminum matrix nanocomposite |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210830 Effective date: 20210830 |