Особенности растворения квазикристаллических сплавов-наполнителей Al$_{72}$Co$_{18}$Ni$_{10}$ и Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ в процессе пропитки композиционных материалов латунной связкой
Е. В. Суховая, Ю. В. Сыроватко
Днепровский национальный университет имени Олеся Гончара, просп. Гагарина, 72, 49010 Днепр, Украина
Получена: 14.03.2019; окончательный вариант - 13.06.2019. Скачать: PDF
В работе исследована структура квазикристаллических сплавов Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ и Al$_{72}$Co$_{18}$Ni$_{10}$, а также композиционных материалов на их основе, полученных методом печной пропитки. Использованы методы металлографического, рентгеноструктурного, электронно-микроскопи-ческого и микрорентгеноспектрального анализов. В сплаве Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ квазикристаллическая декагональная фаза сосуществует с кристаллическими фазами Al$_4$(Co, Cu)$_3$ и Al$_3$(Cu, Co)$_2$, а в сплаве Al$_{72}$Co$_{18}$Ni$_{10}$ — с фазами Al$_9$(Co$_{1-x}$Ni$_x$)$_2$ и Al$_9$(Ni$_{1-x}$Co$_x$)$_2$. Содержание квазикристаллической фазы в сплавах колеблется в пределах 60–65% об. С помощью оригинальной методики автоматизированного структурного анализа построены кривые распределения коэффициентов поглощения света, использованные для расчёта энтропии фаз. В ходе пропитки латунной связкой марки Л62 гранул наполнителей, изготовленных из сплавов Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ или Al$_{72}$Co$_{18}$Ni$_{10}$, расплавленная связка растворяет кристаллические фазы наполнителя, проникая до центра гранул. При этом квазикристаллическая фаза наполнителей растворяется с гораздо меньшей скоростью. В структуре композиционного материала, упрочнённого сплавом-наполнителем Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$, содержание квазикристаллической фазы на 15% об. превышает содержание этой фазы в композиционном материале с наполнителем Al$_{72}$Co$_{18}$Ni$_{10}$. Для объяснения различия скоростей растворения фаз наполнителя при пропитке расчётным путём определены количество и среднегеометрическая частота колебаний осцилляторов в их структуре. Использованы модельные представления теории сильно анизотропных кристаллов. Показано, что наибольшее количество осцилляторов и наименьшую частоту их колебаний имеет квазикристаллическая фаза наполнителей. Расчёты также подтверждают, что квазикристаллическая фаза сплава-наполнителя Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ характеризуется большей стойкостью к воздействию расплавленной связки при пропитке, чем аналогичная фаза сплава-наполнителя Al$_{72}$Co$_{18}$Ni$_{10}$. В то же время, кристаллические фазы сплава Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ растворяются с большей скоростью, что обеспечивает прочную адгезионную связь между наполнителем и затвердевшей связкой. Сплав-наполнитель Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ рекомендован для использования в составе композиционных материалов, предназначенных для работы в условиях сухого трения и действия кислых сред.
Ключевые слова: квазикристаллические сплавы-наполнители, пропитка, композиционный материал, границы раздела, скорость растворения, модель сильно анизотропных кристаллов.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v41/i09/1171.html
PACS: 61.44.Br, 62.23.Pq, 68.35.Np, 81.05.Ni, 81.65.Kn, 82.45.Bb