Obrabotka Metallov 2010 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (49) 2010 38 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Особенности эксплуатации многих проектируе- мых конструкций требуют применения материалов с особыми механическими свойствами. Часто кон- структоры ориентируются на использование высоко- прочныхматериалов,обладающихмалойплотностью. В настоящее время в промышленном производстве широко применяются конструкционные материалы на основе алюминия. В последние годы активно про- водятся исследования по созданию композиционных материалов, армированных углеродными нанотруб- ками. Использование в качестве упрочняющей фазы высокомодульных наноуглеродных волокон лежит в основе разработки технологических процессов фор- мирования композиционных материалов с высоким уровнем физико-механических свойств [1, 2]. Резуль- таты работы [1] свидетельствуют о возможности по- вышения прочностных характеристик алюминия за счет введения в него углеродных нанотрубок и ком- пактирования по технологии многократной прокатки и последующего спекания. Цель работы заключалась в применении данной технологии для формирования композита на основе порошкового алюминия и мно- гослойных углеродных нанотрубок. УДК 621.763 ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА «АЛЮМИНИЙ – УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ» А.Ю. ОГНЕВ, аспирант, И.С. ЛАПТЕВ, магистрант, В.В. БАЗАРКИНА, магистрант, А.М. ТЕПЛЫХ, аспирант ( НГТУ, г. Новосибирск ) Статья поступила 25 октября 2010 г. Лаптев И.С. – 630092, Новосибирск, пр.К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет, e-mail: ilya_laptev_nstu@mail.ru Работа посвящена исследованиюструктурыи свойств композиционногоматериала на основе алюминия, армированного малыми добавками многослойных углеродных нанотрубок. В качестве технологии компактирования использована горячая прокатка с последующим двухступенчатым спеканием. Изучены особенности разрушения скомпактированных материалов. Определены показатели предела прочности при статическом растяжении образцов с различным содержанием наночастиц. Результаты электронно-микроскопических исследований поверхностей разрушения композита свидетельствуют о неравномерном распределении упрочняющей фазы в объеме композиционного материала. Ключевые слова: алюминий, углеродные нанотрубки, металлический композиционный материал. The paper is devoted to investigation of the structure and properties of aluminium composite material, reinforced small weight percents of multiwall carbon nanotubes. Hot rolling with following two-stage sintering was used as the compaction technology. The destruction character of compacted materials has been studied. The tensile strength of test samples with different nanoparticle contents has been defined. The results of electron microscopy of the fracture surfaces composites indicate irregular distribution of hardening phase at composite volume. Key words : aluminium, carbon nanotubes, metallic composite material. В исходном состоянии размер частиц алюминия составлял ~100…200 мкм. В качестве армирующего элемента использовали многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ), полученные методом осажде- ния из газовой фазы на Fe-катализатор. Содержание углеродных нанотрубок в композитах было равным 0,1; 0,5; 1 и 2 % (вес.). Длина нанотрубок составляла 5…20 мкм, наружный диаметр – 20…150 нм (рис. 1). С целью повышения степени взаимодействия между нанонаполнителем и алюминиевой матрицей поверх- ность нанотрубок подвергали химической активации смесью азотной и серной кислот. Порошковую смесь перемешивали лопастным смесителем с частотой вращения 3000 об/мин в при- сутствии этилового спирта. Компактирование матери- ала, предварительно помещенного в медную оболочку, осуществлялось методом четырехкратной прокатки со степенями деформации 50, 30, 20 и 25 %. Темпе- ратура прокатки составляла 300 °С. Предварительное спекание композиционного материала в медной обо- лочке проводили при температуре 300 °С с выдерж- кой 3 ч в вакууме. Окончательное спекание заготовок без оболочки производилось в течение 5 ч в вакууме