Influence of hot forming modes on the structure, mechanical and tribotechnical properties of powder composites of the AL-TIC system

Editorial Board PCSS Journal; Євгенія Кирилюк; Степан Кирилюк; Геннадій Баглюк; Юлія Шишкіна; Ярослав Ситник

doi:10.15330/pcss.26.3.457-465

Автор(и)

Євгенія Кирилюк Інститут проблем матеріалознавстіва ім. І.М. Францевича, м. Київ, Україна
Степан Кирилюк Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, м. Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-3075-7720
Геннадій Баглюк Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України
Юлія Шишкіна Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, м. Київ, Україна
Ярослав Ситник Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, м. Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.26.3.457-465

Ключові слова:

алюмоматричні композити, гаряче штампування, механічні властивості, триботехнічні властивості, порошкові композити.

Анотація

У роботі досліджено структуру, фазовий склад, механічні та триботехнічні властивості алюмінієвих матричних композитів, отриманих методом гарячого кування. Результати локального фазового аналізу показали, що гарячештамповані алюмоматричні композити складаються з алюмінієвої матриці та дисперсних включеннями карбіду титану. Значення твердості за школою HRb коливаються від 69,1-80 (для зразків із 45-50%, (мас.) Al) та до 73,7-76 (55-60 %, (мас.) Al) та міцності при стисненні становлять σ_в=450-600 МПа; σ_0,2=350-509 МПа в залежності від складу та температури попереднього нагріву. AMCs при достатньо високій міцності здатні до пластичного деформування ε-5,3-9,19%. Результати триботехнічних досліджень показали, що при випробуванні композиту в парі з міддю зразки без надлишкового вуглецю інтенсивно зношуються через взаємну адгезію алюмінієвої матриці композиту та міді. В свою чергу композити які містять залишковий вуглець показали стійкість в більше чим в 100 раз по відношенню до складів без надлишкового вуглецю.

Біографія автора

Степан Кирилюк, Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, м. Київ, Україна

Посилання

C.V.K.N.S.N. Moorthy, Kumar, G.N.; V. Srinivas, M.A. Kumar, K.R.R.M. Reddy, D.N. Vasundhara, M.F.M. Sabri, S.M. SaidAnal., Metallography, Microstructure, and Wear Analysis of AA 6063/TiC Composites for Augmented Dry Sliding Property at Room Temperature, Metallogr. Microstruct. 9, 140 (2020); https://doi.org/10.1007/s13632-020-00625-6.

A.H. Idrisi, A.H.I. Mourad, Conventional Stir Casting versus Ultrasonic Assisted Stir Casting Process: Mechanical and Physical Characteristics of AMCs, J. Alloys Compd., 805, 502 (2019); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.07.076.

S. Liu, Y. Wang, T. Muthuramalingam, G. Anbuchezhiyan, Effect of B4C and MOS2 Reinforcement on Micro Structure and Wear Properties of Aluminum Hybrid Composite for Automotive Applications, Compos. Part B Eng., 176, 107329 (2019); https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107329.

S.T. Mavhungu, E.T. Akinlabi, M.A. Onitiri, F.M. Varachia, Aluminum Matrix Composites for Industrial Use: Advances and Trends, Procedia Manuf., 7, 178 (2017); https://doi.org/10.1016/j.promfg.2016.12.045.

C. Bulei, B. Stojanovic, D. Utu, Developments of Discontinuously Reinforced Aluminium Matrix Composites: Solving the Needs for the Matrix, J. Phys. Conf. Ser., 2212, 012029 (2022); https://doi.org/10.1088/1742-6596/2212/1/012029.

N.C. Kaushik, R.N. Rao, Effect of Grit Size on Two Body Abrasive Wear of Al 6082 Hybrid Composites Produced by Stir Casting Method, Tribol. Int. 102, 52 (2016); https://doi.org/10.1016/j.triboint.2016.05.015.

T. Sunar, D. Özyürek, Effect of Al2O3 Nanoparticles as Reinforcement on the Wear Properties of A356/Al2O3 Nanocomposites Produced by Powder Metallurgy, J. Tribol., 144, (081701) 2022; https://doi.org/10.1115/1.4053628.

M. Imran Rizwi, D. Mandal, B.K. Show, Development of Wear Resistant Aluminum Based Nano-Composite Reinforced With Nano-AlN, J. Tribol, 145, 021702 (2023); https://doi.org/10.1115/1.4055996.

R.N. Rao, S. Das, Effect of SiC Content and Sliding Speed on the Wear Behaviour of Aluminium Matrix Composites, Mater. Des., 32, 1066 (2011); https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.06.047.

M.K. Surappa, Aluminium matrix composites: challenges and opportunities, Sadhana, 28 319 (2003); https://doi.org/10.1007/BF02717141.

S.C. Tjong, Z.Y. Ma, Microstructural and mechanical characteristics of in situ metal matrix composites, Materials Science and Engineering R, 29, 49 (2000); https://doi.org/10.1016/S0927-796X(00)00024-3.

G.S.P. Kumar, R. Keshavamurthy, C.S. Ramesh, B.H. Channabasappa, Tribological characteristics of Al6061–TiC composite synthesized by in situ technique, Applied Mechanics and Materials, 787, 653 (2015); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.787.653.

M.R. Rahul, R. Keshavamurthy, P.G. Koppad, C.P.S. Prakash, Mechanical characteristics of copper–TiB2 composite synthesized by in-situ reaction, International Journal of Applied Engineering Research, 10, 3803 (2015).

P. Li, E.G. Kandalova, V.I. Nikitin, In situ synthesis of Al–TiC in aluminum melt, Materials Letters, 59, 2545 (2005); https://doi.org/10.1016/j.matlet.2005.03.043.

R.F. Shyu, C.T. Ho, In situ reacted titanium carbide-reinforced aluminum alloys composite, Journal of Materials Processing Technology, 171, 411 (2006); https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2004.08.034.

L.M. Liu, S.Q. Wang, H.Q. Ye, Adhesion and bonding of the Al/ TiC interface, Surface Science, 550, 46 (2004); https://doi.org/10.1016/j.susc.2003.12.031.

G.S. Vinod Kumar, B.S. Murty, M. Chakraborty, Development of Al–Ti–C grain refiners and study of their efficiency on Al and Al–7Si alloy, Journal of Alloys and Compounds, 396 143 (2005); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2004.12.039.

K. Maleki, A. Alizadeh, M. Hajizamani, Compressive Strength and Wear Properties of SiC/Al6061 Composites Reinforced with High Contents of SiC Fabricated by Pressure-Assisted Infiltration, Ceram. Int., 47, 2406(2021); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.09.083.

R. Kumar, S. A. Dhiman, Study of Sliding Wear Behaviors of Al-7075 Alloy and Al-7075 Hybrid Composite by Response Surface Methodology Analysis, Mater. Des., 50, 351 (2013); https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.02.038.

R.N. Rao, S. Das, Effect of Applied Pressure on the Tribological Behaviour of SiCp Reinforced AA2024 Alloy, Tribol. Int., 44, 454 (2011); https://doi.org/10.1016/j.triboint.2010.11.018.

H.G.P. Kumar, M.A. Xavior, Assessment of Mechanical and Tribological Properties of Al 2024- SiC—Graphene Hybrid Composites, Procedia Eng. 174, 992 (2017); https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.01.251.

Ye. Kyryliuk, G. Bagliuk, S. Kyryliuk, O. Bykov, Yu. Shishkina, Study of aluminum content on the structure and phase composition of synthesized aluminum-matrix composites, Machines. Technologies. Materials, 1, 46 (2023).