ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАДИСПЕРНЫХ ПОРОШКОВ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРУ СПЛАВОВ
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ ВОЕННЫХ НАУК
№ 3(24)/2008 (спецвыпуск)
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ
УДК 669:548.5:532.7:548.33:541.12
А.Н. ЛЕОНТЬЕВ,
к.т.н., доцент, профессор АВН;
В.В. СЕДЕЛЬНИКОВ,
к.т.н.,
г. Омск, ФГУП ОМО им. П.И. Баранова;
В.И. ГУРДИН,
к.т.н., доцент
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАДИСПЕРНЫХ ПОРОШКОВ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРУ СПЛАВОВ
Управление свойствами материалов в основном базируется на триаде Курнакова: состав - структура -свойства. Наиболее перспективным является управление свойствами материалов через управление их структурой на мезо- и макроуровнях.
Металлические материалы с мелкозернистой структурой обладают значительными преимуществами перед крупнозернистыми, в том числе более высокими механическими свойствами. В работах [1,2] показано, что сплавы, обладающие высокими механическими качествами, являются высокодисперсными, термодинамически неравновесными системами коллоидного типа. Измельчение структуры кристаллов получают за счет введения в растворы и расплавы растворимых присадок и нерастворимых ультрадисперсных порошков (УДП) в малых количествах. Эти процессы называются модифицированием.
К ультрадисперсным порошкам относятся порошки, у которых хотя бы один из размеров менее 100 нм. У частиц с такими размерами начинают проявляться квантово-механические эффекты. Системы расплав + УДП относятся к ультрадисперсным системам, изучением которых занимается физико-химия ультрадисперсных систем [3].
Несмотря на большое количество исследований в этой области, пока нет механизма, достоверно описывающего процесс структурообразования растворов и расплавов при модифицировании их УДП. Установлено, что при модифицировании УДП, так же как и при модифицировании растворов и расплавов растворимыми примесями при увеличении их концентрации отмечается аномальный рост кристаллов.
Этот эффект был назван эффектом перемодифицирования. Большинство авторов указывают, что изменение физико-механических свойств сплавов, в зависимости от концентрации УДП, носит экстремальный характер. В тоже время у многих авторов экстремальные значения физико-механических свойств одной и той же системы «сплав+УДП» получены при различных значениях УДП [1-7].
С целью изучения влияния УДП на свойства и структуру сплава АК5М, применяемого для литья корпусных деталей коробок передач и деталей двигателей бронетанковой техники, были отлиты образцы с использованием в качестве УДП порошков оксида кремния (SiО2) и углерода (сажа П161). При выборе порошков предполагалось, что они не будут вступать в химическое взаимодействие с расплавом. Концентрация УДП (С) изменялась от 0,01 до 1,0 % от массы сплава.
При исследовании было установлено, что изменение микроструктуры носят мультиэкстремальный характер (рис. 1,2), как при применении оксида кремния, так и при применении сажи П161.
С увеличением концентрации УДП отмечается общая тенденция на измельчение структуры, особенно на макроуровне.
Изменение предела текучести (у) так же, как и структуры, носит мультиэкстремальный характер.
Таким образом, проведенные исследования показали, что изменения структуры и физико-механических свойств у сплава АК5М в зависимости от концентрации УДП носит мультиэкстремальный характер.
ЛИТЕРАТУРА
1. Семенченко, В.К. Поверхностные явления сплавов // Цветные металлы / В.К. Семенченко -1936. - №6.-С.92-100.
2. Кузнецов, В.Д. Кристаллы и кристаллизация / В.Д. Кузнецов - М.: ГИТТЛ, 1953. 399 с.
3.Петрунин, В.Ф. Тенденция развития научно-технического направления «Ультрадисперсные наноматериалы и нанотехнологии».// Физико-химия ультрадисперсных (нано) систем: тp.VI Всероссийской (международной) конференции. - М., 2003. - С.15-23. 4. Хамский, Е.В. Кристаллизация из растворов - М.: Наука, 1967. 150 с.
5. Плазмохимический синтез ультрадисперсных порошков и их применение для модифицирования металлов и сплавов / В.П. Сабуров и др. -Новосибирск: Наука, 1995. 344 с.
6. Сабуров, В.П. Разработка и внедрение технологии суспензионного модифицирования стали и никелевых сплавов / Дис... докт. техн. наук / В.П. Сабуров - Омск:, 1990. 504 с.
7. Ребиндер, П.А. Физико-химические основы модификации металлов и сплавов малыми поверхностно-активными примесями / П.А. Ребиндер, Э.С. Липман // Исследования в области прикладной физико-химии поверхностных явлений. - М.: ОНТП, 1936.-С.225-248.
