Вплив вмісту частинок другої фази на зміцнюючий ефект в композитах Al–AlB₁₂, отриманих методом рідиннофазного спікання

Анотація

Досліджено структуру та механічні властивості порошкових композитних матеріалів системи Al–AlB₁₂. Композити із вмістом частинок a-AlB₁₂ у матриці алюмінію 2,5; 5; 10 та 15% (об.) отримували нагріванням та плавленням суміші порошків Al та a-AlB₁₂ в установці високочастотного нагріву при температурах 1250–1500 °С. Температуру розплаву підвищували зі збільшенням вмісту частинок a-AlB₁₂ з метою додержання необхідного рівня плинності розплаву. Для виготовлення композитів використано порошок алюмінію з середнім розміром частинок 40 мкм та порошок a-AlB₁₂ з середнім розміром частинок 2,5 мкм. Структуру композитів досліджено методами рентгеноструктурного аналізу та сканувальної електронної  мікроскопії. Механічні властивості визначено випробуваннями на стиск. Результати рентгеноструктурного та металографічного аналізу показали, що структура всіх досліджених композитних матеріалів є матрицею алюмінію, яка зміцнена дисперсними частинками a-AlB₁₂. Металографічний аналіз демонструє рівномірний розподіл зміцнювальних частинок a-AlB₁₂ у матриці алюмінію при їх вмісті 2,5–5% (об.). При 10 та 15% (об.) a-AlB₁₂ спостерігається їх нерівномірний розподіл з утворенням конгломератів. В ряду композитів з 2,5; 5 та 10% (об.) a-AlB₁₂ інтегральна твердість змінювалась в межах 510–570 МПа. Твердість  композита Al–15% (об.)AlB₁₂ складала 540 МПа. Результати механічних випробувань для композитів із 2,5 та 5% (об.) зміцнювальної фази a-AlB₁₂ свідчать про їх дисперсійне зміцнення, яке добре описується модифікованим рівнянням Орована. При вмісті частинок a-AlB₁₂ від 10% (об.) і вище зміцнювальний ефект нівелюється і навіть спостерігається знеміцнення в композиті, що містить 15% (об.) частинок a-AlB₁₂. Це пояснюється утворенням великої кількості конгломератів частинок a-AlB₁₂. Розраховано мінімальну кількість частинок a-AlB_12, яка забезпечує дисперсійне зміцнення композитних матеріалів системи Al–AlB₁₂. З урахуванням похибки розрахунку, вона складає 1% (об.).