ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 1 2025 162 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ также оказывает существенное влияние скорость охлаждения [34, 35]. Согласно данным Чен Хе и др. (Chen He et al.) [36], увеличение скорости охлаждения приводит к повышению механических свойств сплава, значительному уменьшению среднего размера зерна, междендритного расстояния второго порядка, ширины и объемной доли эвтектической фазы. При высокой скорости охлаждения происходит уменьшение размера зерен и увеличение протяженности границ зерен. Увеличение скорости охлаждения приводит к уменьшению размера частиц вторичных фаз, что оказывает влияние на механические свойства отливок [37, 38]. Конг и др. (Kong et al.) [39] исследовали влияние скорости охлаждения на механические свойства (твердость и предел прочности) алюминиевого сплава. Они отметили, что затвердевание сплава завершается в междендритном пространстве. При высокой скорости охлаждения происходит сжатие зерен α-Al, еще не сформированы дендриты и увеличивается количество границ зерен. В отличие от использования песчаных литейных форм это приводит к формированию большего количества границ зерен, уменьшению размера зерен и более равномерному распределению эвтектических фаз по границам зерен. Уменьшение количества эвтектических фаз указывает на увеличение концентрации растворенных элементов в твердой матрице, что способствует улучшению механических свойств сплава. На рис. 9 и 10 представлены результаты измерений пористости и теоретической плотности композитов в зависимости от концентрации наночастиц TiO2 (в масс. %). Рис. 9 демонстрирует влияние концентрации наночастиц TiO2 на плотность композитов на основе сплава Al-7Si. Как и предсказывает правило смесей, теоретическая плотность композитов линейно возрастает с увеличением концентрации добавленных наночастиц TiO2. Экспериментально измеренные значения плотности оказались ниже теоретических. Анализ данных о плотности позволил оценить пористость композитов. Рис. 10 показывает влияние концентрации наночастиц TiO2 на пористость композитов на основе сплава Al-7Si. Очевидно, что с ростом концентрации наночастиц TiO2 пористость композитов также увеличивается. При содержании 2 % наночастиц TiO2 пористость составляла 0,56 %, а при 6 % наночастиц TiO2 она возрастала до 1,23 %. Увеличение пористости связано с образованием зародышей пор на поверхности упрочняющих частиц и их агломерацией при высокой концентрации [40–42]. М. Кок (M. Kok) [43] отмечает, что пористость является распространенным явлением при производстве ММК из-за длительной подачи частиц и увеличения площади поверхности, контактирующей с воздухом, что обусловлено малым размером частиц. Однако в данном исследовании оптимизация технологических параметров и тщательный контроль смачиваемости позволили улучшить смачиваемость частиц, усилить Рис. 9. Теоретическая и измеренная плотность в зависимости от массовой доли упрочняющего компонента Fig. 9. Theoretical and measured density versus weight percent of reinforcing component 2,6 2,65 2,7 2,75 2,8 2,85 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ɉɥɨɬɧɨɫɬɶ, ɝ/ɫɦ3 Ɇɚɫɫɨɜɚɹ ɞɨɥɹ (%) ɧɚɧɨɱɚɫɬɢɰ TiO2 Theoretical density Experimental density ɬɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ ɢɡɦɟɪɟɧɧɚɹ ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ Рис. 10. Процент пористости в образцах в зависимости от массовой доли армирующего компонента Fig. 10. Percentage of porosity in specimens versus weight percent of reinforcing component
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1