CC BY
10
DOI: 10.47581/2020/30.10.2020/SMTT/32.5.009 ОЦЕНКА КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ОБРАЗЦОВ Al-10%TiC и Al-5%Си-10%ТЮ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СВС С ПРИМЕНЕНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ УГЛЕРОДНЫХ ФОРМ Луц Альфия Расимовна, к.т.н., доцент
(e-mail: alya_luts@mail.ru) Рыбаков Антон Дмитриевич, аспирант (e-mail: antonsamgtu@yandex.ru) Закамов Дмитрий Васильевич, магистрант (e-mail: zeus65@mail.ru) Самарский государственный технический университет, г.Самара, Россия
В работе приводятся результаты оценки коррозионной стойкости образцов композиционных материалов Al-10%TiC и Al-5%Cu-10%TiC, полученных методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) с применением порошка титана марки ТПП-7 и различных форм углерода: коллоидный графит С-1, активированный уголь АГ-2, технический углерод Т-900, углеродные нанотрубки (УНТ) марки «Таунит». Показано, что после выдержки в течение 24 часов в водном растворе 5,7%NaCl + 0,3% H2O2 наблюдается различная степень поражения коррозией. Наиболее высокую коррозионную устойчивость демонстрируют образцы на алюминиевой основе, полученные на основе технического углерода и УНТ.
Ключевые слова: алюминиевые сплавы, керамическая фаза, карбид титана, коррозия, углеродная форма.
В соответствии с приоритетными направлениями и критическими технологиями развития науки, технологий и техники в РФ были разработаны «Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года». Одной из комплексных проблем данной программы является тема «Высокотемпературные деформируемые сплавы и композиционные материалы, упрочненные тугоплавкими металлическими волокнами и частицами, карбидами, нитридами и другими истираемыми уплотнительными материалами» [1]. В рамках данной программы учеными СамГТУ с использованием метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) был создан новый литой алюмоматрич-ный композиционный сплав, армированный наноразмерными частицами карбида титана [2-6]. В ходе дальнейших исследований было показано, что легирование матричной основы медью [7-8]позволяет существенно улучшить механические свойства композиционных сплавов и рассматривать их как альтернативу традиционным литейным сплавам, например, АМ5. Однако высокие показатели прочности и твердости не являются достаточными для составления полной характеристики свойств сплава; не менее важными являются технологические свойства, определяющие области его
применения. Одной из подобных характеристик является коррозионная стойкость, определение которой было поставлено целью настоящей работы.
Коррозионная стойкость не является стабильной характеристикой конструкционного материала, и в значительной мере зависит от состава, температуры и длительности действия агрессивной среды. В результате, один и тот же материал, обладающий значительной коррозионной стойкостью в одних средах, может показать совершенно низкие свойства в других. Связано это с тем, что отличаются виды коррозии и их механизмы, и, как следствие, изменяются условия протекания и характер коррозионного разрушения. В результате, чтобы оценить коррозионную стойкость требуется использование нескольких различных методов, по возможности, наиболее полно имитирующих условия эксплуатации.
В данной работе в качестве методики был опробован способ, предложенный для алюминиевых образцов авторами патента РФ № 2478131 [9], суть которого состоит в следующем: образцы помещаются в водный раствор 5,7%№0 + 0,3% H2O2; после выдержки в течение 24 часов сравнивается потемнение поверхности по сравнению со сплавом-эталоном (например, чистым алюминием). В качестве объектов исследования были взяты образцы состава Al-10%TiC иAl-5%Cu-10%TiC, полученные методом СВСс применением порошка титана марки ТПП-7 и следующих углеродных форм: коллоидный графит С-1 (ТУ 113-08-48-63-90), активированный уголь АГ-2 (ГОСТ 56358-2015), технический углерод Т-900(ШСТ 788586), углеродные нанотрубки (УНТ) марки «Таунит» (ТУ 2166-00102069289-2007).
Результаты испытания на коррозионную стойкость приведены на рисунках 1 и 2 (съемка производилась при одинаковом освещении).
а
б
С г? 111
И/"
в г
Рисунок 1 - Образцы состава А1-10%ТЮ после испытаний на коррозионную стойкость, полученные с применением: а - С-1, б - АГ-2, в - Т-900, г
- УНТ
в г
Рисунок 2 - Образцы состава А1-5%Си-10%ТЮ после испытаний на коррозионную стойкость, полученные с применением: а - С-1, б - АГ-2, в -
Т-900, г - УНТ
Анализ образцов состава А1-10%ТЮ показал, что образцы, полученные с применением более дисперсных форм углерода - технического углерода Т-900 и особенно УНТ «Таунит» - характеризуются минимальным потемнением. Очевидно, это связано с тем, что небольшой размер частиц углерода облегчает запуск и протекание реакции СВС, следовательно, в ходе процесса происходит полноценный синтез со значительными температурами в зоне реакции, а это, в свою очередь, приводит к повышенной смачиваемости образующей фазы и формированию более плотной структуры, которая может эффективно сопротивляться коррозионным процессам.Вместе с тем,
на составе Al-5%Cu-10%TiC на всех образцах фиксируется значительное потемнение, связанное, очевидно, с наличием легирующего компонента -меди, поскольку общеизвестно, что наличие любых добавок отрицательно сказывается на коррозионной стойкости алюминиевых сплавов [10-12]. Но надо также отметить, что на образце с УНТ потемнение не является сплошным, что может объясняться неравномерностью распределения легирующего компонента.
Обобщая полученные результаты, можно сказать, что для работы в агрессивных условиях следует рекомендовать к применению образцы состава Al-10%TiC, синтезированные на основе наиболее дисперсных форм углерода.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ по проекту № 19-38-90032\19.
Список литературы
1. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития конструкционных материалов и технологий их переработки для авиационных двигателей настоящего и будущего / Е.Н. Каблов, О.Г. Оспенникова, Б.С. Ломберг // Автоматическая сварка, 2013. № 10. С. 23-32.
2. Amosov A. P., Nath H. SHS amidst Other New Processes for In-Situ Synthesis of Al-Matrix Composites: A Review // International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 2016. Vol. 25. - No. 1. - pp. 50-58.
3. Михеев, Р.С. Дискретно армированные композиционные материалы системы Al-TiC (обзор) [Текст] /Р.С. Михеев, Т.А. Чернышова // Заготовительные производства в машиностроении, 2008.- № 11.- С. 44-53.
4. Никитин, К.В. Современные тенденции получения литых алюминиевых сплавов, армированных и модифицированных наноразмерными неметаллическими частицами/ К.В. Никитин, В.И. Никитин, А.П. Амосов // Металлургия машиностроения.- № 4.2013.- С.36-41.
5. Патент РФ № 2555321. Способ получения литого алюмоматричного композиционного сплава А.П. Амосов, А.Р. Луц, Самборук А.Р., Ермошкин Анд.А., Ермошкин Ант.А., Тимошкин И.Ю. // Опубл. 10.07.2015 г.
6. Луц А.Р., Макаренко А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез алюминиевых сплавов // М.: Машиностроение. - 2008.-175 с.: ил.
7. Луц А.Р., Амосов А.П., Латухин Е.И., Ермошкин А.А. Армирование сплава Al-5%Cu наночастицами карбида титана методом CВC в расплаве // Известия CKU, РАН, 2017. № 1(3). С. 529-536.
8. Ермошкин, А.А. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез литых алюмоматричных композиционных материалов, армированных наночастицами карбида титана. Автореф. дис. канд. техн. наук: 01.04.17 / Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2015. -17 с.
9. Патент РФ № 2 478 131. Термостойкий литейный алюминиевый сплав /Белов Н А., Белов В.Д., Алабин А.Н., Мишуров С.С. // Опубл. 27.03.2013 г.
10. Тимошкин И. Ю. Разработка комплексных технологий получения мелкокристаллических лигатур для алюминиевых сплавов / Дисс. на соискание уч. степени канд.техн.наук. -Владимир. - 2011. - 188 с.
11. Наследственность в литых сплавах: Учебное пособие по курсу лекций / В.И. Никитин. - Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2015. - 170 с.
12. Напалков, В.И. Легирование и модифицирование алюминия и магния /В.И. Напалков, СВ. Махов // М.: МИССИС, 2002.- 375 с. ISBN 5-87623-100-2.
Luts Alfiya Rasimovna, Cand. Tech. Sci., associate professor
(e-mail: alya_luts@mail.ru)
Rybakov Anton Dmitrievich, PhD student
(e-mail: antonsamgtu@yandex.ru)
Zakamov Dmitry Vasilievich, undergraduate
(e-mail: zeus65@mail.ru)
Samara State Technical University, Samara, Russia
ESTIMATION OF CORROSION RESISTANCE OF SAMPLES Al-10% TiC AND Al-5%Cu-10%TiC OBTAINED BY SHS USING VARIOUS CARBON FORMS
Abstract. The paper presents the results of evaluating the corrosion resistance of samples of composite materials Al-10% TiC and Al-5% Cu-10% TiC obtained by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) using titanium powder of the TPP-7 brand and various forms of carbon: colloidal graphite C-1, activated carbon AG-2, carbon black T-900, carbon nanotubes (CNTS) of the Taunit brand. It is shown that after exposure for 24 hours in an aqueous solution of 5.7% NaCl + 0.3% H2O2, various degrees of corrosion damage are observed. The highest corrosion resistance is demonstrated by aluminum-based samples obtained on the basis of carbon black and CNT.
Keywords: aluminum alloys, ceramic phase, titanium carbide, corrosion, carbon form.
DOI: 10.47581/2020/30.10.2020/SMTT/32.5.010 ПОДГОТОВКА И МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОБРАЗЦОВ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ С ДИСПЕРСНЫМ УПРОЧНЕНИЕМ
КАРБИДОМ ТИТАНА Луц Альфия Расимовна, к.т.н., доцент (e-mail: alya_luts@mail.ru) Закамов Дмитрий Васильевич, магистрант (e-mail: zeus65@mail.ru) Самарский государственный технический университет, г.Самара, Россия
В работе приводятся результаты работы по микроскопическому анализу сплава Al-4%Ni и композиционного материала (КМ) Al-10%TiC. Использовалась как оптическая, так и электронная микроскопия. Для подготовки образцов применялась механическая шлифовка и электрохимическая полировка. Примененные методы подготовки и структурного анализа позволили качественно исследовать структурный и фазовый состав алюминиевых сплавов.
Ключевые слова: алюминиевые сплавы, электрохимическая обработка, микроскопический анализ, матричные фазы, карбид титана.
Одной из тенденций повышения прочности конструкционных материалов является дисперсное упрочнение при введении в пластичную металлическую матрицу высокодисперсных материалов с высокой микротвердостью. Перспективным направлением такого упрочнения являются технологии получения твердых частиц непосредственно в расплаве (In-Situ). Для этого достаточно эффективно используются СВС процессы. Результаты исследований СВС в алюминиевых расплавах опубликованы в серии науч-
