Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 42 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Образование трещин и пор (темные участки) в образце с 1 % нанотрубок по массе (рис. 4, б ) обу- словлено неравномерным распределением упрочня- ющей фазы в объеме нанокомпозита. При использо- вании данной технологии однородное распределение углеродных нанотрубок в количестве, превышающем 1 % вес., становится затруднительным. Поверхности разрушения композиционных мате- риалов исследовали на растровом электронном ми- кроскопе Carl Zeiss EVO 50. Результаты проведенных исследований согласуются с данными прочностных испытаний. Излом алюминия имеет вязкий, чашеч- ный характер разрушения (рис. 5, а , в ). Отдельных слоев по сечению образца не выделяется. Это позво- ляет говорить об образовании прочных металличе- ских связей в процессе аккумулированной прокатки и последующего спекания. В образце, содержащем 1 % углеродных нанотрубок, можно наблюдать мно- жественные включения (рис. 5, б ). Тонкий анализ от- дельного включения при повышенных увеличениях свидетельствует о том, что оно представляет собой компактное скопление наночастиц (рис. 5, г ). а б в г Рис. 5. Морфология поверхности разрушения чистого алюминия ( а , в ) и алюминия, содержащего 1 % углеродных нанотрубок ( б , г ) Выводы Метод аккумулированной прокатки приме- нен для формирования алюминиевого компози- ционного материала, упрочненного углеродны- ми нанотрубками. Установлено, что содержание наночастиц углерода в количестве 0,01…0,1 % вес. обеспечивает прирост предела прочности по сравнению с чистым алюминием на 50…60 %. Методами оптической металлографии и растро- вой электронной микроскопии выявлено наличие конгломератов углеродных нанотрубок в образцах с содержанием наночастиц углерода 0,5 и 1 % вес. Присутствие скоплений углеродных нанотрубок является причиной существенного снижения пре- дела прочности образцов. Дальнейшее улучшение механических характеристик композиционных ма- териалов на основе алюминия и углеродных нано- трубок возможно при использовании иных, более эффективных методов распределения наночастиц в объеме матричного материала. Список литературы 1. Morsi K. Effect of mechanical alloying time and car- bon nanotube (CNT) content on the evolution of aluminum (Al)-CNT composite powders / K. Morsi, A. Esawi // J. Mat- er. Sci. – 2007. – V 42. – P. 4954–4959. 2. Sridhar I. Processing and characterization of MW- CNT reinforced aluminum matrix composites / I. Sridhar, R. Narayanan // J. Mater. Sci. – 2009. – V 44. – P. 1750–1756. 3. Combination of hot extrusion and spark plasma sinter- ing for producing carbon nanotube reinforced aluminum ma- trix composites / H. Kwon , M. Estili, K. Takagi, T. Miyazaki, A. Kawasaki // Carbon. – 2009. – V 47. – P. 570–577. 4. Особенности разрушения композиционного мате- риала «алюминий–углеродные нанотрубки» / А.Ю. Ог- нев, И.С. Лаптев, В.В. Базаркина, А.М. Теплых // Обра- ботка металлов. – 2010. – № 4(49). – С. 38–40. 5. Salimi S. Fabrication of an aluminum-carbon nano- tube metal matrix composite by accumulative roll-bonding / S. Salimi, H. Izadi, A.P. Gerlich // J. Mater. Sci. – 2011. – V. 46. – P. 409–415. Aluminum composite material with nanoscale reinforce phase fabricated by accumulative roll-bonding A.Y. Ognev, I.S. Laptev, V.V. Bazarkina, I.A. Bataev, V.A. Bataev Aluminum matrix composites with multiwall carbon nanotubes as reinforcements were fabricated by accumulative roll- bonding with following sintering. Increasing of ultimate strength in comparison with identical treated pure aluminum was determinated. Optimal carbon nanotubes content is 0,01-0,1 wt. %. Disruption of composite material solidity with 0,5 and 1 % addition of nanotubes was observed. Key words : aluminium, carbon nanotubes, metallic composite material.