OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 1 2025 163 MATERIAL SCIENCE связь между наночастицами TiO2 и сплавом Al7Si и снизить пористость композитов. Согласно данным Мэттли и др. (Mattli et al.) [44], плотность гибридных нанокомпозитов возрастает с увеличением содержания TiO2. Поскольку плотность алюминиевой матрицы (2,7 г/см3) ниже, чем плотность частиц упрочняющих компонентов SiC (3,21 г/см3) и TiO 2 (4,23 г/см 3), то гибридные нанокомпозиты имеют более высокую плотность, чем базовая алюминиевая матрица. На рис. 11 представлены результаты дюрометрических испытаний. Как видно из рисунка, твердость увеличивается с ростом концентрации наночастиц TiO2. Добавление 6 % TiO2 в сплав Al-7Si повысило его твердость с 69 HV до 92,5 HV. Более высокая твердость наночастиц TiO2 по сравнению с матрицей приводит к повышению твердости композита из сплава Al-7Si. Сабер и др. (Saber et al.) [14] также отмечают, что добавление наночастиц в металлическую матрицу увеличивает твердость нанокомпозитов. Это связано с тем, что равномерно распределенные наночастицы выступают в роли упрочняющей фазы. Механизм Орована играет важную роль в упрочнении, особенно при размере частиц упрочняющей фазы менее 100 нм [45]. Согласно этому механизму прохождение дислокационной линии через частицы TiO2 оставляет дислокационную петлю вокруг несдвигаемых частиц внутри матрицы. Это предотвращает или замедляет движение дислокаций в металлической матрице. По данным Махан и др. (Mahan et al.) [11], добавление 5 % TiO2 увеличивает твердость по Виккерсу на 40 % по сравнению с исходным сплавом A2024. Этот эффект объясняется механизмом твердорастворного упрочнения, при котором частицы TiO2 служат препятствиями для движения дислокаций. Аль-Джафари (Al-Jaafari) [16] также показал, что добавление 1,5 % наночастиц TiO2 в сплавы AA6061 и AA6082 увеличивает твердость по Бринеллю (BHN) на 32 % для AA6061 и на 12,1 % для AA6082. Результаты испытаний на износ показали, что скорость изнашивания композитов увеличивается с ростом приложенной нагрузки и снижается с увеличением содержания наночастиц TiO2. В частности, при нагрузке 10 Н и пути скольжения 350 м (рис. 12) композит на основе сплава Al-7Si с 6 масс. % TiO2 продемонстрировал наименьшую скорость износа (0,017 мм3/м), тогда как сплав Al-7Si показал наибольшую скорость износа (0,028 мм3/м). Это объясняется присутствием твердых частиц, повышающих общую твердость материала. Аналогичная тенденция наблюдалась и при нагрузке 20 Н. Рис. 13 демонстрирует, что скорость изнашивания испытанных образцов возрастала с увеличением пути скольжения. Так, сплав Al-7Si (рис. 12) имел скорость изнашивания 0,028 мм3/м при пути скольжения 350 м, в то время как при увеличении пути до 700 м (рис. 13) скорость износа составила 0,039 мм3/м. Такая же зависимость наблюдалась и для изготовленных композиционных материалов. Многочисленные исследователи [4, 5, 7, 8, 15, 46] отмечают, что влияние приложенной нагрузки усиливается с увеличением процентного Рис. 11. Влияние содержания TiO2 (масс. %) на твердость композитов с Al-7Si-матрицей Fig. 11. Effect of TiO2 wt. % on the hardness of Al-7Si matrix composites Рис. 12. Влияние содержания TiO2 (масс. %) на скорость изнашивания композитов с Al-7Si-матрицей при расстоянии скольжения 350 м Fig. 12. Eff ect of TiO2 content (%) on the wear rate of Al-7Si matrix composites at a sliding distance of 350 m
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1