Наукові конференції України, Нові матеріали і технології в машинобудуванні-2019

Розмір шрифту: 
ПЕРСПЕКТИВИ ВИГОТОВЛЕННЯ ШАРУВАТИХ МЕТАЛ-ІНТЕРМЕТАЛІЧНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ РІДКОФАЗНИМИ МЕТОДАМИ
Я. О. Смірнова, І. М. Гурія

Остання редакція: 2019-07-22

Тези доповіді


Огляд ринку від Grand View Research [1] за 2014 рік показує, що алюміній є лідером серед матеріалів матриць металевих композитів, а його використання продовжуватиме рости до 2022 року. Такий прогноз пов’язаний з постійним збільшенням попиту на легкі високоміцні деталі. Наступними за об’ємом, завдяки своїм багатофункціональним властивостям, стануть композити на основі тугоплавких металів та метал-матричні матеріали, армовані керамікою.

Через такі властивості, як низька щільність, висока стійкість до окислення, міцність при високих температурах та широкий діапазон механічних властивостей інтерметаліди, що утворюються у системі титан-алюміній, активно досліджують більше двадцяти останніх років. За цей час вони стали важливими матеріалами для автомобільної, аерокосмічної та інших високотехнологічних галузей промисловості [2].

Проте широке застосування інтерметалічних сполук обмежене їх крихкістю та низькою пластичністю. Створенням композиційних матеріалів можливо досягнути високої ударної в'язкості завдяки металевій складовій та підвищених значень міцності та жорсткості завдяки інтерметалічній фазі [3].

Серед композиційних матеріалів шарувата структура є однією з найбільш поширених. До цього часу розроблено та синтезовано металокерамічні, метал-металеві, та метал-інтерметалічні шаруваті системи через їх унікальні властивості [4].

Саме шарувата морфологія матеріалів є основним чинником, що підвищує механічні властивості метал-інтерметалічних композитів. Така структура дозволяє, змінюючи співвідношення між товщинами металевих та інтерметалічних складових, досягти бажаних значень механічних властивостей композиційного матеріалу [3]. Так, наприклад, метал-інтерметалічна шарувата система Ti-Al3Ti [5] має поєднання високої міцності та жорсткості при меншій щільності, ніж гомогенні титанові або інші шаруваті системи. Окрім того, оскільки алюміній є відносно недорогим порівняно з титаном, система Ti-Al3Ti є економічно більш привабливою, ніж гомогенний титан.

Однак, більшість відомих технологічних процесів виготовлення шаруватих композиційних матеріалів, у багатьох випадках, є складними, багатостадійними, або довготривалими [6, 7], а отримувані вироби – обмеженими за розмірами. Саме тому великий практичний інтерес викликає розроблення більш простих рідкофазних методів, які не вимагають довготривалої обробки та є не обмеженими у конфігурації.


Посилання


1.   Metal Matrix Composite (MMC) Market Analysis By Product (Aluminum, Nickel, Refractory) By End-use (Ground Transportation, Electronics/Thermal Management, Aerospace) And Segment Forecasts To 2022 [Електронний ресурс] / – Режим доступу: https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/metal-matrix-composites-mmc-market

2.   Intermetallic Matrix Composites: Properties and Applications / ed. R. Mitra. – Woodhead Publishing Limited, 2018. – 486 p.

3.   Layered metal-intermetallic composites in Ti-Al system: strength under static and dynamic load / A. Patselov, B. Greenberg, S. Gladkovskii, R. Lavrikov, E. Borodin // AASRI Procedia, 3. – 2012. – рр. 107-112.

4.   Synthesis and microstructural characterization of Ti-Al3Ti metal-intermetallic laminate (MIL) composites / L.M. Peng, J.H. Wang, H. Li, J.H. Zhao, L.H. He // Scripta Materialia, 52. – 2005. – pp. 243-248.

5.   Resistance-curve and fracture behavior of Ti–Al3Ti metallic–intermetallic laminate (MIL) composites / Aashish Rohatgi, David J. Harach, Kenneth S. Vecchio, Kenneth P. Harvey // Acta Materialia, 51. – 2003. – pp. 2933-2957.

6.   Interface evolution and shear strength of Al/Ti bi-metals processed by a spark plasma sintering (SPS) apparatus / A. Miriyev, A. Levy, S. Kalabukhov, N. Frage // Journal of Alloys and Compounds. – 2016. – 678. – pp. 329-336.

7.   Microstructure and mechanical properties of Ti/Al explosive cladding / H. Xia, S. Wang, H. Ben // Materials and Design. – 2014. – 56. – pp. 1014-1019


Full Text: PDF