Структура та механічні властивості композитів Al–Cu/C, отриманих механічним легуванням та твердофазним спіканням

Я. І. Матвієнко$^{1}$, С. С. Поліщук$^{1}$, О. Д. Рудь$^{1}$, Т. М. Міка$^{1}$, В. І. Бондарчук$^{1}$, С. О. Демченков$^{2}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, вул. Казимира Малевича, 11, 03150 Київ, Україна

Отримано: 12.05.2019. Завантажити: PDF

Композити системи Al–Cu доевтектичного і евтектичного складу із добавкою 5% ваг. графіту були отримані шляхом механічного легування (МЛ) елементарних порошків та наступного гарячого пресуванням сумішей при 480–510°C і 30 МПа. Отримані таким чином зразки досліджували за допомогою рентгеноструктурного аналізу, сканувальної електронної мікроскопії (СЕМ) і диференційної сканувальної калориметрії (ДСК). МЛ впродовж 8 годин порошкових сумішей призводило до утворення фаз Cu$_9$Al$_4$, CuAl$_2$ і твердого розчину Al(Cu), а наступне спікання — до розпаду метастабільної фази Cu$_9$Al$_4$. Показано, що кристалічна структура графітових добавок при МЛ перетворюється у аморфну, а в процесі спікання утворюється карбід Al$_4$C$_3$. Окрім цього, введення графіту призводить до збільшення частки високодисперсних частинок в результаті МЛ, а також збільшує об’ємні долі метастабільної Cu$_9$Al$_4$ і стабільної CuAl$_2$ інтерметалевих фаз. Розглянуто вплив графітових добавок та вмісту Cu (17 і 33% ваг.) на мікроструктуру та механічні властивості спечених композитів Al–Cu. Обговорюються можливі механізми зміцнення композитів Al–Cu і Al–Cu/C.

Ключові слова: Al–Cu/C, металоматричні композити, механічне легування, твердофазне спікання, порошкова металургія.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v41/i08/1035.html

PACS: 61.05.cp, 62.25.-g, 64.60.My, 64.70.kd, 81.20.Ev, 81.20.Wk


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. J. R. Davis, Aluminum and Aluminum Alloy (Handbook Committee ASM International: 1993).
  2. I. Polmear, Light Alloys—From Traditional Alloys to Nanocrystals, 4th Ed. (Amsterdam: Elsevier: 2006).
  3. J.-P. Immarigeon, R. T. Holt, A. K. Koul, L. Zhao, W. Wallace, and J. C. Beddoes, Materials Characterization, 35: 41 (1995). Crossref
  4. R. A. Witik, J. Payet, V. Michaud, C. Ludwig, and Jan-Anders E. Månson, Composites Part A: Appl. Sci. Manufacturing, 42: 1694 (2011). Crossref
  5. T. Shanmugasundarama, M. Heilmaier, B. Murty, and V. Sarma, Mater. Sci. Eng. A, 527: 7821 (2010). Crossref
  6. J. M. V. Quaresma, C. A. Santos, and A. Garcia, Metall. Mater. Trans. A, 31: 3167 (2000). Crossref
  7. H. Bei, G. M. Pharr, and E. P. George, J. Mater. Sci., 39, No. 12: 3975 (2004). Crossref
  8. C. S. Tiwary, D. R. Mahapatra, and K. Chattopadhyay, Appl. Phys. Lett., 115: 203502 (2014). Crossref
  9. Q. Lei, B. P. Ramakrishnan, S. Wang, Y. Wang, J. Mazumber, and A. Misra, Mater. Sci. Eng. A, 706: 115 (2017). Crossref
  10. P. Wang, L. Deng, K. P. Prashanth, S. Pauly, J. Eckert, and S. Scudino, J. Alloys Compd., 735: 2263 (2018). Crossref
  11. I. Lichioiu, I. Peter, B. Varga, and M. Rosso, J. Mater. Sci. Technol., 30, No. 4: 394 (2014). Crossref
  12. E. Çadirli, Met. Mater. Int., 19: 411 (2013). Crossref
  13. R. Molina, P. Amalberto, and M. Rosso, Metall. Sci. Technol., 29-2 (2011).
  14. M. Aravind, P. Yu, M. Yu. Yau, and D. H. L. Ng, Mater. Sci. Eng. A, 380: 384 (2004). Crossref
  15. K. Kim, D. Kim, K. Park, M. Cho, S. Cho, and H. Kwon, Materials. 12, No. 9: 1546 (2019). Crossref
  16. D. W. Wolla, M. J. Davidson, and A. K. Khanra, Mater. Design., 59: 151 (2014). Crossref
  17. Q. Kong, L. Lian, Y. Liu, and J. Zhang, Mater. Manuf. Processes, 29: 1232 (2014). Crossref
  18. C. Suryanarayana, Prog. Mater. Sci., 1: 46 (2001). Crossref
  19. P. R. Matli, U. Fareeha, R. A. Shakoor, and A. M. A. Mohamed, J. Mater. Res. Technol., 7: 165 (2018). Crossref
  20. F. Li, K. N. Ishihara, and P. H. Singu, Metall. Trans. A, 22: 2849 (1991). Crossref
  21. R. Besson, M. Avettand-Fenoel, L. Thuinet, J. Kwon, A. Addad, P. Roussel, and A. Lergis, Acta Mater., 87, No. 1: 216 (2015). Crossref
  22. R. Casati and M. Vedani, Metals, 4: 65 (2014). Crossref
  23. H. Faleh, M. Noori, and S. Florin, Adv. Mater. Res., 1128: 134 (2015). Crossref
  24. F. H. Latief and El-Dayed M. Sherif, J. Ind. Eng. Chem., 18: 2129 (2012). Crossref
  25. A. Santos-Beltra, R. Goytia-Reyes, H. Morales-Rodriguez, V. Gallegos-Orozco, M. Santos-Beltrán F. Baldenebro-Lopez, and R. Martínez-Sánchez, Mater. Characterization, 106: 368 (2015). Crossref
  26. J. Mendoza-Duartea, I. Estrada-Guela, F. Robles-Hernandez et al, Mater. Res., 19: 13 (2016). Crossref
  27. J. L. R. Hernández, J. J. R. Cruz, C. Y. Gómez, O. A. Coreño, and R. Martínez-Sanchez, Mater. Trans., 51: 1120 (2010). Crossref
  28. D. H. Nam, Seung I. Cha, Byung K. Lim, Hoon M. Park, Do S. Han, and Soon H. Hong, Carbon, 50: 2417 (2012). Crossref
  29. H. R. Sabouni and S. Sabooni, Russian J. Non-Ferrous Metals., 58, Iss. 6: 656 (2017). Crossref
  30. J. Zhao, Yu. Duan, X. Wang, and B. Wang, J. Phys. D: Appl. Phys., 46: 015304 (2013). Crossref
  31. S. R. Ignatovich, I. M. Zakiev, and D. I. Borisov, Strength Mater., 38, Iss. 4: 428 (2006). Crossref
  32. Ya. I. Matvienko, A. Rud, S. Polishchuk, Yu. Zagorodniy, N. Rud, and V. Trachevski, Appl. Nanosci. (2019). Crossref
  33. D. Y. Ying and D. L. Zhang, J. Alloys Compd., 311: 275 (2000). Crossref
  34. F. Rosa, J. R. Romero, J. L. Lopez-Mirinda, A. G. Hernandez-Torres, and G. Rosas, Intermetallics, 61: 51 (2015). Crossref
  35. A. N. Streletskii, I. V. Kolbanev, A. B. Borunova, A. V. Leonov, and P. Yu. Butyagin, Colloid Journal, 66: 729 (2004). Crossref
  36. J. L. Kennedy, T. D. Drysdale, and D. H. Gregory, Green Chemistry, 17 (1): 285 (2015). Crossref
  37. J. C. de Lima, D. M. Triches, V. H. F. dos Santos, and T. A. Grandi, J. Alloy. Compd., 282: 258 (1999). Crossref
  38. N. Larionova, R. Nikonova, and V. Ladyanov, Adv. Powder Technol., 29 (2): 399 (2018). Crossref
  39. M. Draissia, H. Boudemagh, and M. Y. Debili, Phys. Scr., 69: 348 (2004). Crossref
  40. J. Fan and J. Njuguna, 1 – An Introduction to Lightweight Composite Materials and Their Use in Transport Structures, in Book Lightweight Composite Structures in Transport (Ed. J. Njuguna) (Woodhead Publishing: 2016), p. 3–34. Crossref
  41. M. Braunovic, L. Rodrigue, and D. Gagnon, 2008 Proceedings of the 54th IEEE Holm Conference on Electrical Contacts (27–29 Oct., 2008, Orlando, Florida). Crossref
  42. C.-L. Chen, A. Richter, and R. C. Thomson, Intermetallics, 17, No. 8: 634 (2009). Crossref
  43. R. Deaquino-Lara, E. Gutiérrez-Castañeda, I. Estrada-Guel, G. Hinojosa-Ruiz, E. García-Sánchez, J. M. Herrera-Ramírez, R. Pérez-Bustamante, and R. Martínez-Sánchez, Mater. Design. 53: 1104 (2014). Crossref
  44. M. Besterci, J. Mater. Product Technol., 28, Nos. 3/4: 448 (2007). Crossref
  45. R. Gaillac, P. Pullumbi, and F. Coudert, J. Phys.: Condens. Matter., 28: 275201 (2016). Crossref
  46. B. Guo, B. Chen, X. Zhang et al., Carbon. 135: 224 (2018). Crossref
  47. L. Cui, R. Lu, and D. Ma, Materials, 11: 538 (2018). Crossref
  48. H. Kwon, S. Cho, M. Leparoux, and A. Kawasaki, Nanotechnology, 23: 225704 (2012). Crossref
  49. Dong H. Nam, Seung I. Cha, Byung K. Lim, Hoon M. Park, and Do S. Han, Carbon, 50: 2417 (2012). Crossref