Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

С. С. Саркисов, ст. преподаватель каф. физики, эл. почта: sarkfoil@yandex.ru

Проведены исследования применения плакирующей холодной прокатки, подготовленной путем подпрессовки механоактивированных нанопорошков Al и Ni, между слоями алюминиевой фольги с получением прочного и плотного реакционного композиционного материала. Проанализирована микроструктура поперечных сечений полученных образцов после подпрессовки механоактивированных нанопорошков Al – Ni и после дальнейших трех проходов плакирующей холодной прокатки между слоями алюминиевой фольги. Проведены исследования реакционной способности этого материала методом дифференциальной сканирующей калориметрии после каждого прохода холодной прокатки. Даны сравнительные данные образца после подпрессовки механоактивированных нанопорошков Al – Ni, оценена зависимость влияния температуры и скорости прогрева на формирование фаз Al₃Ni, Ni₂Al₃ и NiAl. Полученный реакционный материал Al/Al – Ni/Al имеет относительно высокие прочностные показатели, о чем свидетельствуют результаты испытания материала на одноосное растяжение и сравнение этих показателей с металлами, составляющими композиционный материал Al и Ni фольги. Полученный реакционный композиционный материал может быть использован при сварке и пайке разнородных материалов, как инициирующий горение материал в твердых топливах и при получении эффекта вспенивания пористых композитов.
Автор выражает благодарность профессору Университета Notre Dame USA Александру Сергеевичу Мукасьяну за научное консультирование при подготовке этой статьи.

1. Новиков И. И., Золоторевский В. С., Портной К. К., Белов Н. А., Ливанов Д. В., Медведева С. В., Аксенов А. А., Евсеев Ю. В. Металловедение : учебник. — М. : Изд. дом «МИСиС», 2009. Т. 1. С. 425–429.
2. Кондратенко А. Н., Голубкова Т. А. Перспективные технологии получения и области применения наноструктурных металломатричных композитов (Обзор) // Конструкции из композиционных материалов. 2009. № 1. С. 24–28.
3. Пат. 2528926 РФ. Способ получения металломатричного композиционного материала / Гладковский С. В., Трунина Т. А., Коковихин Е. А., Коковихин С. В., Коковихин И. С. ; заявл. 30.04.2013 ; опубл. 20.09.2014, Бюл. № 26. — 8 с.
4. Пат. 2536019 РФ. Способ получения наноструктурированной реакционной фольги / Мукасьян А. С., Рогачев А. С., Саркисов С. С., Вадченко С. Г., Непапушев А. А. ; заявл. 20.06.2013 ; опубл. 20.12.2014, Бюл. № 35. — 7 с.
5. Карпов М. И., Коржов В. П., Внуков В. И., Зверев В. Н., Желтякова И. С. Сверхпроводящие свойства и микроструктура композитной ленты с наноразмерными слоями из сплава Nb – 30 масс. % Zr // Физика и химия обработки материалов. 2009. № 2. С. 5–9.
6. Капуткин Д. Е., Саркисов С. С., Капуткина Н. А. Композит с алюминиевой матрицей, упрочненный углеродными нанотрубками, полученный методом плакирующей холодной прокатки // Технология легких сплавов. 2018. № 4. С. 101–103.
7. Akopyan T. K., Belov N. A., Letyagin N., Naumova E. A. Nanostructured Al matrix composites based on Al – Ni – La // Material Letters. 2019. Vol. 245. P. 110–113.
8. Tiwary C. S., Kashyap S., Kim D. H., Chattopadhyay K. Al based ultra-fine eutectic with high room temperature plas ticity and elevated temperature trength // Mater. Sci. Eng. A. 2015. Vol. 639. P. 359–369. DOI: 10.1016/j.msea. 2015.05.024
9. Морозов Н. А., Саркисов С. С. Исследование возможности получения самовспенивающегося композитного материала путем аккумулирующей многослойной прокатки // Сборник научных трудов VI Международной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Высокие технологии в современной науке и технике. ВТСНТ-2017». 27–29 ноября 2017. С. 78–79.
10. Белов Н. А., Наумова Е. А., Акопян Т. К. Эвтектические сплавы на основе алюминия: новые системы легирования. — М. : Издательский дом «Руда и Металлы», 2016. — 256 с.
11. Suwanpreecha C., Toinin J. P., Michi R. A., Pandee P., Dunand D. C., Limmaneevichitr C. Strengthening mechanisms in AlNiSc alloys containing Al₃Ni microfibers and Al₃Sc nanoprecipitates // Acta Mater. 2019. Vol. 164. P. 334–346. DOI: 10.1016/j.actamat.2018.10.059
12. Помогайло А. Д. Полимер иммобилизованные наноразмерные и кластерные частицы металлов // Успехи химии. 1997. Т. 66, № 8. С. 750–791.
13. Suwanpreecha C., Pandee P., Patakham U., Limmaneevichitr C. New generation of eutectic Al Ni casting alloys for elevated temperature services // Mater. Sci. Eng. A. 2018. Vol. 709. P. 46–54. DOI: 10.1016/j.msea.2017.10.034
14. Baras F., Turlo V., Politano O., Vadchenko S. G., Rogachev A. S., Mukasyan A. S. SHS in Ni/Al nanofoils: a review of experiments and molecular dynamics simulations // Advanced Engineering Materials. 2018. Vol. 20, Iss. 8. DOI: 10.1002/adem.201800091
15. Mukasyan A. S., Rogachev A. S. Combustion Synthesis: Mechanically Induced Nanostructured Materials // J. Mat. Sci. 2017. Vol. 52, Iss. 20. P. 11826–11833.
16. Рогачев А. С. Волны экзотермических реакций в многослойных нанопленках // Успехи химии. 2008. Т. 77, № 1. C. 22–38.
17. ГОСТ 745–2014. Фольга алюминиевая для упаковки. Технические условия (с поправкой). — Введ. 2015.09.01.
18. Minseok Oh, Min Chul Oh, Deokhyun Han, Sang-Hyun Jung, Byungmin Ahn. Exothermic Reaction Kinetics in High Energy Density Al – Ni with Nanoscale Multilayers Synthesized by Cryomilling // Metals. 2018. Vol. 8, Iss. 2. P. 121.
19. Shuck C. E., Mukasyan A. S. Reactive Ni/Al Nanocomposites: Structural Characteristics and Activation Energy // J.Phys. Chem. A. 2017. Vol. 121. P. 1175–1181.