ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 3 2025 236 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Исследование механических свойств нанокомпозитов на основе сплава Al7075-T6, полученных методом механического замешивания частиц в расплав, с микроструктурным и фрактографическим анализ ом поверхности Сухас Патил 1, a, Сатиш Чинчаникар 2, b, * 1 Кафедра машиностроения, Институт информационных технологий Вишвакарма, филиал Университета Савитрибай Пхуле Пуны, Пуна – 411048, Махараштра, Индия 2 Кафедра машиностроения, Технологический институт Вишвакарма, филиал Университета Савитрибай Пхуле Пуны, Пуна – 411037, Махараштра, Индия a https://orcid.org/0000-0002-2965-1531, suhas.221p0007@viit.ac.in; b https://orcid.org/0000-0002-4175-3098, satish.chinchanikar@vit.edu Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2025 Том 27 № 3 с. 236–251 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.3-236-251 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Гибридные металломатричные композиты (ГММК) все шире применяются в автомобильной и аэрокосмической отраслях благодаря уникальному сочетанию свойств, включая низкую ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 620.1:620.3:539.2:539.374:669.715 История статьи: Поступила: 14 июля 2025 Рецензирование: 28 июля 2025 Принята к печати: 05 августа 2025 Доступно онлайн: 15 сентября 2025 Ключевые слова: Металломатричные композиты (ММК) Сплав Al7075-T6 Метод механического замешивания частиц в расплав Нанокомпозиты Механические свойства АННОТАЦИЯ Введение. Металломатричные композиты (ММК) на основе алюминия в последние годы вызывают повышенный интерес в связи с улучшенными механическими свойствами, что открывает широкие перспективы для их применения в различных отраслях промышленности. В то время как существуют различные способы введения упрочняющих компонентов в металлическую матрицу, метод механического замешивания частиц в расплав (stir casting) является относительно простым и эффективным способом, обеспечивающим более равномерное распределение упрочняющих частиц по объему матрицы. Цель данной работы: изучение влияния комбинированного упрочнения наночастицами графена и карбида кремния (SiC) на механические свойства сплава Al7075-T6. Известно, что введение частиц SiC в сплавы серии 7XXX приводит к повышению усталостной прочности. Ранее также было исследовано влияние частиц SiC на механические свойства композитов на основе сплава A356, включая показатели удлинения, прочности при сжатии, прочности при растяжении и твёрдости. Однако влияние комбинированного упрочнения, в частности введение комбинации графена и частиц SiC, на механические свойства сплава Al7075-T6 остается недостаточно изученным, что и определяет актуальность данного исследования. Методы. Учитывая широкую область применения алюминиевых матричных композитов (АМК) в автомобильной и аэрокосмической промышленности, в настоящем исследовании анализируется влияние различных соотношений наночастиц SiC и графена на твёрдость и предел прочности при растяжении нанокомпозитов, полученных методом механического замешивания частиц в расплав на основе алюминиевого сплава Al7075-T6. Дополнительно был выполнен анализ микроструктуры и поверхностей излома композитов с использованием сканирующей электронной микроскопии – энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Основными задачами исследования являются разработка легких высокопрочных комбинированных металломатричных нанокомпозитных материалов и оценка возможности введения наночастиц графена и SiC в матрицу сплава Al7075. Особое внимание уделено анализу взаимосвязи между составом, микроструктурой и механическими свойствами полученных комбинированных материалов. Результаты и обсуждение. В ходе исследования было установлено, что применение механического замешивания частиц в расплав способствует улучшению смачиваемости, когезии и прочности сцепления между упрочняющими компонентами и матрицей, а также снижению пористости. По сравнению с композитами, полученными без замешивания, нанокомпозиты, полученные методом механического замешивания частиц в расплав, продемонстрировали повышенные показатели прочности и вязкости, что связано с изменением микроструктуры. Результаты исследования свидетельствуют, что оптимизация параметров механического замешивания частиц в расплав позволяет существенно влиять на механические свойства и морфологию поверхности нанокомпозитов на основе Al7075. Анализ результатов показал, что использование комбинированного упрочнения наночастицами значительно повышает как твёрдость, так и предел прочности при растяжении сплава Al7075-T6. Отмечена четкая корреляция между соотношением наночастиц SiC и графена и механическими свойствами полученных образцов. В частности, образец Al7075, упрочненный 0,5 масс. % графена и 3 масс. % наночастиц SiC, продемонстрировал наилучшие показатели твёрдости и прочности при растяжении по сравнению с неупрочненным сплавом Al7075 и другими исследованными комбинациями SiC и графена. При содержании графена 0,5 масс. % и содержании SiC 1–3 масс. % нанокомпозиты на основе Al7075 характеризовались хорошо сформированной зернистой структурой с четкими и непрерывными границами зерен. Образование мелкодисперсных наночастиц размером от 62,57 до 91,54 нм способствовало эффективной передаче нагрузки, измельчению зерен и препятствовало движению дислокаций, что, в свою очередь, привело к улучшению механических характеристик. Нанокомпозит на основе Al7075 с оптимальным составом показал высокие механические свойства, а поверхность излома образцов была плотной, с однородными микропорами и минимальным количеством вырванных частиц. Такое поведение связано с пластическим характером разрушения, обусловленным прочной связью между матрицей и упрочняющими компонентами, а также эффективной передачей нагрузки. Для цитирования: Патил С., Чинчаникар С. Исследование механических свойств нанокомпозитов на основе сплава Al7075-T6, полученных методом механического замешивания частиц в расплав, с микроструктурным и фрактографическим анализом поверхности // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2025. – Т. 27, № 3. – С. 236–251. – DOI: 10.17212/1994-63092025-27.3-236-251. ______ *Адрес для переписки Чинчаникар Сатиш, д.т.н., профессор Кафедра машиностроения, Институт информационных технологий Вишвакарма, филиал Университета Савитрибай Пхуле Пуны, Пуна – 411048, Махараштра, Индия Тел.: +91-2026950401, e-mail: satish.chinchanikar@viit.ac.in
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1