ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 1 2025 156 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ подхода к изготовлению подобных композитов: твердофазные, жидкофазные и полужидкофазные методы [12–14]. Для ММК, упрочненных частицами, наиболее часто используемым является метод перемешивания расплавленного металла. Чтобы достичь однородного перемешивания, этот метод предполагает регулирование ряда производственных параметров, таких как температура расплавленного металла, время перемешивания, непрерывная и равномерная скорость частичной подачи в смесь упрочняющего компонента и скорость перемешивания [13]. Метод перемешивания расплавленного металла имеет ряд преимуществ, включая простоту, низкие затраты на обработку, легкий контроль над структурой матрицы и производство изделий, близких к окончательной форме. Однако существенной проблемой, возникающей при использовании этого метода, является низкая смачиваемость керамических частиц, требующая специальных мер для обеспечения надлежащего соединения между упрочняющими частицами и матрицей. Решение этой проблемы необходимо для достижения качественного соединения компонентов и улучшения эксплуатационных характеристик композиционных материалов [3, 9]. TiO2 является ярким примером керамического материала, широко используемого в ММК и обладающего большим потенциалом в качестве упрочняющего компонента алюминиевых композитов. Алюминиевые сплавы, упрочненные TiO2, характеризуются повышенной твердостью, что делает их перспективными для широкого спектра применений, включая электронные устройства, автомобильные детали и компоненты аэрокосмической техники. Улучшенные механические свойства материала обеспечивают повышенную стабильность и долговечность в сложных условиях эксплуатации, таких как высокие температуры и агрессивные среды. Подтверждено, что введение TiO2 в алюминий эффективно улучшает механические свойства и твердость алюминиевых сплавов, расширяя возможности их применения [4, 15–17]. В исследовании Нассара и др. (Nassar et al.) оценены механические, трибологические и структурные характеристики нанокомпозита Al/TiO2, полученного методом порошковой металлургии. Результаты показали равномерное распределение наночастиц TiO2 в алюминиевой матрице и незначительную пористость. Установлено, что с увеличением содержания наноразмерного TiO2 повышается предел текучести, износостойкость, предел прочности и твердость нанокомпозита [2]. Следует отметить, что TiO2, как и большинство керамических материалов, характеризуется плохой смачиваемостью расплавленным алюминием [18–20]. Для решения этой проблемы разработаны различные методы улучшения смачивания армирующих частиц матрицей. К ним относятся добавление реакционно-активных элементов, таких как магний, термообработка керамических частиц и нанесение металлических покрытий [4, 19]. На скорость охлаждения отливки влияют такие факторы, как толщина стенок формы, температура заливки и теплоаккумулирующая способность литейной формы [21–23]. Повышение скорости охлаждения оказывает значительное влияние на структуру литого материала, приводя к измельчению зерна и изменению структуры матрицы [24, 25]. Это, в свою очередь, влияет на механические характеристики и повышает склонность к отбелу, что приводит к увеличению твердости, но может снизить прочность и ухудшить обрабатываемость отливок. Эвтектоидное превращение, происходящее после затвердевания, также оказывает влияние на структуру литого сплава. Цель данного исследования – изучение влияния толщины стенок литейной формы в процессе затвердевания на микроструктуру и механические свойства матрицы сплава Al-7Si. Помимо этого, целью исследования является получение комплексного представления о свойствах и потенциале композиционных материалов на основе сплава Al-7Si, упрочненных частицами TiO2, для применения в высоконагруженных конструкциях. Для достижения поставленных целей были решены следующие задачи: – исследовано влияние массовой доли упрочняющего компонента TiO2 на плотность, твердость и износостойкость композитов; – проведен металлографический анализ микроструктуры, формирующейся в сплаве Al-7Si после литья в стальную форму с различной толщиной стенок; – определены микротвердость и средний размер зерна в полученных образцах сплава, отлитых в стальные формы с различной толщиной стенок.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1