Южно-Российский государственный политехнический университет (ЮРГПУ (НПИ)), Новочеркасск, Россия:

С. Н. Сергеенко, профессор кафедры материаловедения и технологии материалов, эл. почта: sergeenko@gmail.com
Н. С. Алабид, магистрaнт кафедры материаловедения и технологии материалов

В работе рассмотрена технология получения горячекомпактированных порошковых композиционных материалов Al – SiC на основе механохимически активированных шихт в жидкой среде насыщенного водного раствора борной кислоты. Исследован гранулометрический состав активированных порошковых шихт на основе Al, содержащих SiC (0–30 % (мас.)). Установлено формирование агломерированной шихты в процессе механохимической активации. Размеры агломератов и их составляющих частиц зависят от содержания SiC в шихте. Лазерный анализ гранулометрического состава активированной шихты Al – SiC (10 % (мас.)) выявил высокодисперсные частицы, входящие в агломераты. На основе двухфакторного эксперимента изучено влияние давления холодного прессования и содержания SiC в шихте на относительную плотность формовок и горячекомпактированных заготовок. Установлены закономерности уплотнения при холодном прессовании механохимически активированной порошковой шихты Al – SiC и рассчитаны параметры уравнения уплотнения, зависящие от содержания SiC в шихте. Показана повышенная твердость горячекомпактированного материала на основе шихты Al – SiC, полученной по технологии механохимической активации, по сравнению с технологией смешивания. Определены оптимальные значения технологических параметров получения порошкового низкопористого материала с повышенной относительной плотностью и твердостью. Выявлено наследственное влияние механохимической активации шихты на формирование структуры горячекомпактированного материала Al – SiC. Предложена усовершенствованная технология получения горячедеформированного порошкового композиционного материала Al – SiC (10 % (мас.)), включающая механохимическую активацию шихты в среде насыщенного водного раствора H₃BO₃, холодное прессование, нагрев в воздушной атмосфере и последующую горячую штамповку.

1. Болдырев В. В. Механохимия и механическая активация твердых веществ // Успехи химии. 2006. Т. 75, № 3. С. 203–216.
2. Сергеенко С. Н. Технологии получения порошковых материалов на основе механически активированных шихт (обзор) // Технология металлов. 2012. № 5. С. 46–55.
3. Дорофеев Ю. Г., Безбородов Е. Н., Сергеенко С. Н. Горячедеформированные порошковые материалы на основе смеси механохимически активированной стружки алюминиевого сплава Д-16 // Цветные металлы. 2003. № 1. С. 81–85.
4. Каблов Е. Н., Щетанов Б. В., Шавнёв А. А., Няфкин А. Н., Чибиркин В. В., Елисеев В. В., Мартыненко В. А., Мускатиньев В. Г., Эмих Л. А., Вдовин С. М., Нищев К. Н. Свойства и применение высоконаполненного металломатричного композиционного материала Al – SiC // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. 2011. № 3 (1). С. 56–59.
5. Пат. 2356968 РФ. Способ получения литого высокоармированного алюмоматричного композиционного материала / Калашников И. Е., Чернышова Т. А., Катин И. В., Кобелева Л. И., Болотова Л. К. ; заявл. 18.10.2007 ; опубл. 27.05.2009, Бюл. № 15.
6. Пат. 2353475 РФ. Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения / Курганова Ю. А., Байкалов К. О. ; заявл. 20.03.2007 ; опубл. 27.04.2009, Бюл. № 12.
7. Пат. 2425163 РФ. Способ введения упрочняющих частиц в алюминиевые сплавы / Кульков С. Н., Ворожцов А. Б., Ворожцов С. А., Жуков А. С., Жуков И. А., Громов А. А. ; опубл. 27.07.2011, Бюл. № 21.
8. Sagar R., Purohit R. Fabrication and testing of Al – SiCp composite valve seat inserts // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2006. Vol. 29, No. 9. P. 922–928.
9. Пат. 2334803 РФ. Способ получения механически легированного композиционного материала на основе алюминиевого сплава / Аксенов А. А., Тихомиров А. А., Калошкин С. Д. ; заявл. 06.12.2006 ; опубл. 27.09.2008, Бюл. № 27.
10. Котиева Л. У., Галетова Н. Л., Павлова В. В. Введение в алюминиевый порошок упрочняющих фаз // Цветная металлургия. 1986. № 4. С. 35–37.
11. Дорофеев Ю. Г., Сергеенко С. Н., Гриценко С. В. Моделирование процесса активирования порошковых материалов в аттриторе // Основы конструирования машин : сб. науч. тр. — Новочеркасск : НГТУ. 1994. С. 85–89.
12. Дорофеев Ю. Г., Сергеенко С. Н., Кирсанов М. В. Исследование процесса измельчения металлостеклянной системы на основе шихты высокомарганцовистой стали 110Г13 // Изв. вузов. Сев.-Кав. регион. Серия : Технические науки. 2000. № 4. С. 49–53.
13. Дорофеев Ю. Г., Безбородов Е. Н., Сергеенко С. Н. Влияние кинетики механохимической активации порошков алюминия на процессы горячего доуплотнения // Физика и химия обработки материалов. 2002. № 4. С. 79–81.

14. Dorofeev Yu. G., Bezborodov E. N., Sergeenko S. N. Special features of formation of compacted material from mechanochemically activated fining of aluminum alloy D16 // Metal Science and Heat Treatment. 2003. Vol. 45, No. 1. P. 73–75.
15. Дорофеев Ю. Г., Сергеенко С. Н. Формирование композиционных материалов на основе механически активированных шихт // Сб. науч. ст. Научно-педагогические школы ЮРГТУ (НПИ): История. Достижения. Вклад в отечественную науку. 2007. Т. 2. С. 495–504.
16. Дорофеев Ю. Г., Сергеенко С. Н., Коломиец Р. В. Особенности уплотнения при формировании и спекании материалов на основе механохимически активированной порошковой шихты Ni – Fe // Физика и химия обработки материалов. 2007. № 2. С. 65–69.
17. Dorofeev Yu. G., Sergeenko S. N., Selezneva E. A. Powder bronze with additions of an activated charge // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2007. Vol. 48, No. 6. P. 452–455.
18. Гончарова О. Н., Сергеенко С. Н. Инфильтрованные материалы на основе механически активированных в жидких средах порошковых шихт Fe – Ni // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2012. № 1. С. 98–101.
19. Fedoseeva M. A., Sergeenko S. N. Powder material based on mechanochemically activated alloy D-16 turnings // Metallurgist. 2015. Vol. 59, No. 5. P. 535–539.
20. Dyuzhechkin M. K., Sergeenko S. N., Popov Yu. V. Features of structure and property formation for hot-deformed materials of the Al – Si and Al – Si – C systems based on mechanochemically activated charges // Metallurgist. 2016. Vol. 59, No. 9. P. 835–842.