Повышение механических свойств композиционных алюминиевых сплавов при вводе карбида бора

Цель - получение металлического композиционного материала на основе сплава алюминия Al - 5%Cu с введением добавок карбида бора B₄C и изучение микроструктурных особенностей и механических свойств литых заготовок на его основе. Литые заготовки из алюминиевого сплава, содержащего 5% масс. Сu с различным (от 2 до 7% масс.) содержанием карбида бора, готовили в лабораторных машинах литья под давлением (частицы B₄C крупностью 5-7 мкм вводили в расплав при непрерывном перемешивании непосредственно перед литьем). Испытания образцов на растяжение при удлинении 0,1-0,5 мм осуществляли на разрывных машинах марки «Shimadzu» в соответствии со стандартами ASTM. Изучение микроструктуры экспериментальных образцов проводили методом сканирующей электронной микроскопии с помощью микроскопа INSPECT S50 (FEI, Нидерланды). При изучении микроструктуры образцов установлено, что при введении карбида бора в алюминиевую матрицу композит содержит включения промежуточной фазы кристаллизации Al₂Cu и распределенные по всему объему матрицы включения частиц B₄C; имеются зоны пористости в виде слабого контакта матричного материала с встраиваемой поверхностью армированной частицы карбида бора, фиксируется высокий уровень смачивания матричным расплавом, что приводит к равномерному распределению частиц в объеме матрицы. Наилучшие показатели по твердости (113 HV) и пределу прочности на растяжение (~180 МПа) имеют образцы с добавкой карбида бора в количестве 5%: при данном содержании наблюдается низкая ликвация частиц в объеме матрицы Al-Cu и, как следствие, равномерная мелкозернистая структура заготовки для выбранного состава композита. По результатам исследований рекомендован в качестве материала для изготовления изделий с требуемыми твердостью и прочностью состав композита, получаемого литьем под давлением, на основе сплава Al - 5%Cu с добавкой частиц карбида бора 5%.

алюминиевые матричные композиты, сканирующая электронная микроскопия, карбид бора, литье под давлением, металлические композиционные материалы, механические свойства