OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 3 2025 237 MATERIAL SCIENCE плотность, высокую жесткость, повышенную удельную прочность и низкий коэффициент теплового расширения. Композиционные материалы классифицируются по типу матрицы (металлическая, полимерная или керамическая) и армирующего компонента (дисперсные частицы, волокна или нитевидные кристаллы). В настоящее время дисперсно-упрочненные металломатричные композиты (ДММК) являются одним из наиболее востребованных классов композиционных материалов. ДММК состоят из металлической матрицы (например, алюминия или магния) и дискретных армирующих частиц, таких как карбид кремния (SiC), графен (C), карбид бора (B4C) или материалы природного происхождения (каменная пыль, яичная скорлупа, джутовое волокно). Для внедрения армирующих частиц в металлическую матрицу используются различные методы. Метод механического перемешивания расплава (stir casting) выделяется как экономичный и эффективный способ, обеспечивающий достаточно равномерное распределение армирующих частиц в объеме матрицы. Алюминиевые металломатричные композиты (АММК) привлекают значительное внимание благодаря улучшенным механическим свойствам, что делает их перспективными для широкого спектра промышленных применений. Добавление армирующих частиц, таких как карбид кремния (SiC) и графен (Gr), способствует улучшению механических свойств, что подтверждается многочисленными исследованиями [1]. Существенное улучшение механических характеристик достигается при введении таких компонентов, как нанопластины графена (НПГ), нитрид бора (BN) и карбид ванадия (VC). Например, гибридный композит на основе сплава AA7075, армированный НПГ, BN и VC, демонстрирует повышенную твердость и сопротивление сжатию благодаря синергетическому эффекту упрочнения частицами [2]. Использование нанокристаллов боридов, таких как диборид гафния (HfB2), также способствует увеличению твердости и измельчению зерна металлической матрицы [3]. Оптимизация микроструктуры материала (в частности, уменьшение размера зерна) может быть достигнута с помощью методов интенсивной пластической деформации, таких как равноканальное угловое прессование (РКУП/ECAP) и консолидация порошков методом искрового плазменного спекания (ИПС/SPS). Подобная оптимизация, в свою очередь, положительно влияет на предел текучести и твердость материала [4]. Для достижения оптимального сочетания свойств необходима комплексная оптимизация размера зерна, состава и параметров технологических процессов. Упрочнение границами зерен, обусловленное их уменьшенным размером, является важным механизмом улучшения механических свойств. Межфазная связь между матрицей и армирующими компонентами имеет решающее значение для эффективной передачи нагрузки, что напрямую определяет механическое поведение композиционного материала. АММК приобретают все большую популярность благодаря улучшенным характеристикам по сравнению с неармированными алюминиевыми сплавами [5]. Механические и трибологические свойства АММК зависят от множества факторов, включая технологию изготовления, тип, размер и объемную долю армирующего компонента [6]. К основным методам производства АММК относятся литье с перемешиванием (stir casting), обработка трением с перемешиванием (friction stir processing), порошковая металлургия и искровое плазменное спекание [7]. Обработка трением с перемешиванием (FSP) эффективно измельчает зерно, уменьшая его размер до 10,3 раза по сравнению с исходным сплавом. Механизм измельчения основан на интенсивной пластической деформации и динамической рекристаллизации, вызванных трением, что приводит к значительному улучшению механических свойств. В частности, однородное распределение частиц гибридного упрочнителя, достигаемое с помощью FSP, способствует повышению твердости и предела прочности при сжатии получаемых композитов [2]. Методы порошковой металлургии, включая механическое легирование (mechanical alloying, MA) и горячее прессование (hot pressing, HP), также применяются для улучшения прочности на сжатие, пластичности (относительного удлинения при разрушении) и микротвердости композитов. Например, исследования показали, что горячее прессование обеспечивает превосходные механические свойства для композитов на основе сплава AA2024, армированных много-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1