Институт материаловедения ХНЦ ДВО РАН, Хабаровск, Россия:

В. В. Гостищев, старший научный сотрудник лаборатории «Конструкционные и инструментальные
материалы»
С. Н. Химухин, зав. лабораторией «Конструкционные и инструментальные материалы», эл. почта: ximyxin@yandex.ru

Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск, Россия:

Е. Д. Ким, аспирант
Э. Х. Ри, зав. кафедрой «Литейное производство и технология металлов»

Дисперсно-упрочненные алюмоматричные композиционные сплавы обладают уникальными свойствами, которые обеспечивают высокие эксплуатационные характеристики и удовлетворяют требованиям к материалам для новой техники. Представлены результаты исследования и разработки метода получения алюмоматричного композиционного сплава Al – Ni – W. Метод синтеза композита основан на металлотермическом восстановлении исходных соединений вольфрама и никеля в среде расплава хлорида натрия до металлических порошков при одновременном их совмещении с матричным расплавом алюминия посредством механического перемешивания. Установлено, что восстановление исходных соединений вольфрама и никеля алюминием в расплаве хлорида натрия при температуре 850–900 ^оC приводит к получению тонкодисперсных металлических порошков, которые идентифицированы методами элементного, рентгенофазового и гранулометрического анализов. Показано, что средний размер частиц и удельная поверхность порошков соответственно составили 12,8 мкм, 2,3 м²/г (W) и 6,6 мкм, 4,7 м²/г (Ni). Выход порошков достигает максимума (91–96 % (мас.)) при использовании 20 % избытка алюминия относительно расчетного. Получен композиционный сплав Al — 3,42 % Ni — 1,56 % W при совместном восстановлении и одновременном введении порошков вольфрама и никеля в матричный расплав алюминия. В результате раздельного введения порошков вольфрама и никеля в расплав алюминия получены сплавы: Al — 0,15 % W и Al — 4 % Ni. Отмечено, что эффект совмещения армирующих порошков вольфрама и никеля с матричным расплавом алюминия обусловлен несколькими факторами: перегревом расплавов до 900–950 ^оC, введением порошка вольфрама совместно с реакционно-активным никелем, интенсивным механическим перемешиванием. По данным микрорентгеноспектрального анализа, полученные сплавы имеют однородную структуру. В сплаве Al – Ni – W никель и вольфрам в форме твердого раствора с алюминием, а также фаза Al₃Ni распределены в локальных зонах структуры сплава.

1. Каблов Е. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 7–17.
2. Базылева О. А., Аргинбаева Э. Г., Туренко Е. Ю. Жаропрочные литейные интерметаллидные сплавы // Авиац. материалы и технологии. 2012. № 5. С. 57–60.
3. Bodunrin M. O., Alaneme K. K., Chown L. H. Aluminium matrix hybrid composites: a review of reinforcement philosophies; mechanical, corrosion and tribological characteristics // Journal of Materials Research and Technology. 2015. Vol. 4, Iss. 4. P. 434–445.
4. Alaneme K. K., Aluko A. O. Fracture toughness (K1с) and tensile properties of as-cast and age-hardened aluminium (6063) – silicon carbide particulate composites // Scientia Iranica. 2012. Vol. 19, Iss. 4. P. 992–996.
5. Zhang Zh., Topping T., Li Y., Vogt R., Zhou Y., Haines Ch., Paras J., Kapoor D., Schoenung J. M., Lavernia E. J. Mechanical behavior of ultrafine-grained Al composites reinforced with B4C nanoparticles // Scripta Materialia. 2011. Vol. 65, Iss. 8. P. 652–655.
6. Morsi K., Esawi A.M.K., Lanka S., Sayed A., Taher M. Spark plasma extrusion (SPE) of ball-milled aluminum and carbon nanotube reinforced aluminum composite powders // Composites. Part A: Applied Science and Manufacturing. 2010. Vol. 41, Iss. 2. P. 322–326.
7. Карпов М. И., Коржов В. П., Прохоров Д. В. Получение и особенности разработки жаропрочных композитов с высокой удельной прочностью // Физика и механика материалов. 2016. Т. 25, № 1. С. 37–41.
8. Махов С. В., Москвитин В. И., Попов Д. А. Основы кинетики и технологии алюминотермического получения Al – Zr лигатуры из ZrO₂ в хлоридно-фторидных солевых расплавах // Цветные металлы. 2014. № 11. С. 69–72.
9. Гульбин В. Н. Разработка композиционных материалов, модифицированных нанопорошками, для радиационной защиты в атомной энергетике // Ядерная физика и инжиниринг. 2011. Т. 2, № 3. С. 272–286.
10. Гульбин В. Н., Колпаков Н. С. Облегченные радиационно-защитные композиты // Наукоемкие технологии. 2014. Т. 15, № 3. С. 4–16.
11. Гостищев В. В., Астапов И. А. Получение порошков молибдена и вольфрама алюминотермией оксидов в расплаве хлоридов щелочных металлов // Письма о материалах. 2015. Т. 5, № 4. С. 463–467.
12. Игнатьев И. Э., Бодрова Л. Е., Пастухов Э. А. Получение металлокомпозита Al – W низкочастотной обработкой расплава // Расплавы. 2014. № 6. С. 3–7.
13. Мартюшев Н. В., Зыкова А. П., Башев В. С. Модифицирование сплава марки АК12 частицами ультрадисперсного порошка вольфрама // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2017. № 3 (76). С. 51–58.