ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 1 2025 164 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис. 13. Влияние содержания TiO2 (масс. %) на скорость изнашивания композитов с Al-7Si-матрицей при расстоянии скольжения 700 м Fig. 13. Eff ect of TiO2 content (%) on the wear rate of Al-7Si matrix composites at a sliding distance of 700 m содержания или размера упрочняющих частиц. Уокер и др. (Walker et al.) [46] объяснили это явление интенсивным абразивным изнашиванием обеих контактирующих поверхностей, обусловленным использованием твердых керамических частиц в качестве упрочнителя. Шаши и др. (Shashi et al.) [15] изучали влияние добавления TiO2 на износостойкость алюминиевых сплавов AA2014 и AA2024 и обнаружили эффективный способ ее повышения. TiO2 – это природный оксид титана, широко используемый в качестве пигмента в красках, пластмассах и косметике. При добавлении в алюминий он повышает его прочность и твердость, взаимодействуя с кристаллической решеткой металла. Внедрение частиц TiO2 в алюминиевую матрицу приводит к формированию композиционного материала с улучшенной износостойкостью. Высокая твердость частиц TiO2 вносит значительный вклад в повышение износостойкости алюминия. Исследования Винайкумар и др. (Vinaykumar et al.) [8] показали, что по сравнению со сплавом Al6063 композиты на основе Al6063, содержащие 2, 4, 6 и 8 масс. % TiO2, демонстрируют повышение износостойкости примерно на 6,25, 18,75, 37,5 и 43,75 % соответственно. Ганеш Хандури (Ganesh Khandoori) [47] с коллегами исследовали поведение алюминия, упрочненного частицами TiO2 (5, 10 и 15 %), полученного методом механического замешивания. Результаты испытаний однозначно показали, что потеря массы образцов увеличивается с ростом нагрузки, хотя скорость изнашивания различается. При этом потеря массы композита снижается с увеличением содержания TiO2, что свидетельствует о повышении его износостойкости. Твердость TiO2 по шкале Мооса составляет 5,5…6 (из 10) [48], в то время как алюминиевые сплавы имеют твердость 2,75…3. Таким образом, наночастицы TiO2 значительно тверже матрицы Al-7Si. Добавление такого твердого материала в более мягкую алюминиевую матрицу обеспечивает большую устойчивость к износу, вызванному трением и абразией. Двиведи и др. (Dwivedi et al.) [15] обобщили, что добавление TiO2 в алюминиевые сплавы AA2014 и AA2024 улучшает их износостойкость. Кумар и др. (Kumar et al.) [49] также подтвердили, что износостойкость и микротвердость алюминиевой матрицы повышаются с увеличением содержания TiO2. Ахмад и др. (Ahamad et al.) [50] объяснили, что износостойкость гибридного композита (Al-Al2O3-TiO2) возрастает с увеличением доли частиц TiO2, что связано с их смазывающими свойствами. Заключение 1. Толщина стенки литейной формы является одним из ключевых параметров, определяющих скорость кристаллизации отливки. Увеличение толщины стенки формы приводит к повышению скорости охлаждения, что способствует уменьшению размера зерна. 2. Микроструктура затвердевшего материала напрямую зависит от скорости охлаждения. Замедленная кристаллизация, характерная для форм с малой толщиной стенки, приводит к формированию крупнозернистой структуры. В то же время высокая скорость кристаллизации обеспечивает получение мелкозернистой структуры с улучшенными механическими свойствами. 3. Увеличение толщины стенки формы влечет за собой повышение микротвердости на поверхности отливки, что связано с интенсификацией охлаждения в пристеночной области. 4. Композиционные материалы на основе матрицы Al-7Si, армированные наночастицами TiO2 с различной массовой долей, были успешно получены методом механического замешивания. Оптимальными технологическими параметрами процесса являются: – температура заливки 750 °C;
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1