Механические свойства композиционных материалов, полученных с применением СВС-порошков Al–TiB₂ методом прямого лазерного выращивания | Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2025. № 96. DOI: 10.17223/19988621/96/9

Механические свойства композиционных материалов, полученных с применением СВС-порошков Al–TiB₂ методом прямого лазерного выращивания

Проведены исследования механических свойств композиционных материалов, полученных с применением композиционных порошков Al-TiB2 методом прямого лазерного выращивания при различном расходе порошка. Установлено, что с увеличением расхода порошка наблюдается снижение твердости и прочности на сжатие композиционных материалов. Такая зависимость напрямую связана с пористостью композиционного материала, которая увеличивается с ростом расхода порошка в процессе лазерного выращивания. Представленные результаты демонстрируют, что использование порошка АІ-ТІВ2 как основного сырья в процессе прямого лазерного выращивания с расходом порошка 5.1 г/мин позволяет получить композиты с оптимальным показателем твердости и прочности на сжатие для выбранного диапазона изменения скорости расхода порошка. Полученные данные превосходят показатели традиционных сплавов на основе алюминия.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 9

Ключевые слова

самораспространяющийся высокотемпературный синтез, порошки, композиционные материалы, алюминий, диборид титана, прямое лазерное выращивание, прочность, твердость

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Промахов Владимир Васильевич	Томский государственный университет	кандидат технических наук, директор НОЦ «Аддитивные технологии»	vvpromakhov@mail.ru
Матвеев Алексей Евгеньевич	Томский государственный университет; Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук	младший научный сотрудник НОЦ «Аддитивные технологии»; младший научный сотрудник	cool.mr.c@mail.ru
Шульц Никита Александрович	Томский государственный университет	научный сотрудник НОЦ «Аддитивные технологии»	schulznikita97@gmail.com
Бахмат Владислав Романович	Томский государственный университет	аспирант физико-технического факультета	bakhmatvr@gmail.com
Туранов Тимур Эшанкулович	Томский государственный университет	аспирант физико-технического факультета	timur.kb2@icloud.com

Всего: 5

Ссылки

Furumoto T., Oishi K., Abe S., Tsubouchi K., Yamaguchi M., Clare A.T. Evaluating the thermal characteristics of laser powder bed fusion // Journal of Materials Processing Technology. 2022. V. 299. Art. 117384. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2021.117384.

Simchi A. Direct laser sintering of metal powders: Mechanism, kinetics and microstructural fea tures // Materials Science and Engineering: A. 2006. V. 428 (1-2). P. 148-158. doi: 10.1016/ j.msea.2006.04.117.

Wang X., Gong X., Chou K. Review on powder-bed laser additive manufacturing of Inconel parts // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part Б: Journal of Engineering Manufacture. 2017. V. 231 (11). P. 1890-1903. doi: 10.1177/09544054156198.

Ezugwu E.O., Bonney J., Yamane Y. An overview of the machinability of aeroengine alloys // Journal of Materials Processing Technology. 2003. V. 134 (2). P. 233-253. doi: 10.1016/S0924-0136(02)01042-7.

Philips N.R., Carl M., Cunningham N.J. New opportunities in refractory alloys // Metallurgical and Materials Transactions A. 2020. V. 51. P. 3299-3310. doi: 10.1007/s11661-020-05803-3.

Nyamekye P., Golroudbrary S.R., Piili H., Kraslawski A., Luukka P. Impact of additive manu facturing on titanium supply chain: Case of titanium alloys in automotive and aerospace industries // Advances in Industrial and Manufacturing Engineering. 2023. V. 6. Art. 100112. doi: 10.1016/j.aime.2023.100112.

Mussatto A., Ahad I.U., Mousavian R.T., Delaure Y., Brabazon D. Advanced production routes for metal matrix composites // Engineering reports. 2021. V. 3 (5). e12330. doi: 10.1002/eng2.12330.

Joost W.J. Reducing vehicle weight and improving US energy efficiency using integrated com putational materials engineering // JOM. 2012. V. 64. P. 1032-1038. doi: 10.1007/s11837-012-0424-z.

Hashim J., Looney L., Hashmi M.S.J. Metal matrix composites: production by the stir casting method // Journal of Materials Processing Technology. 1999. V. 92. P. 1-7. DOI: 10.1016/ S0924-0136(99)00118-1.

Tjong S.C. Novel nanoparticle-reinforced metal matrix composites with enhanced mechanical properties // Advanced engineering materials. 2007. V. 9 (8). P. 639-652. doi: 10.1002/adem.200700106.

Rawal S.P. Metal-matrix composites for space applications // JOM. 2001. V. 53 (4). P. 14-17. doi: 10.1007/s11837-001-0139-z.

Matveev A., Promakhov V., Schulz N., Bakhmat V., Belchikov I. Structure and phase composition of SHS composites based on Al-Ti-B system with different Al content // Ceramics International. 2024. V. 50 (1). P. 503-511. doi: 10.1016/j.ceramint.2023.10.126.

Matveev A., Promakhov V., Schulz N., Bakhmat V., Turanov T. Nano-and Submicron-Sized TiB2 Particles in Al-TiB2 Composite Produced in Semi-Industrial Self-Propagating High-Temperature Synthesis Conditions // Metals. 2024. V. 14 (5). Art. 511. doi: 10.3390/met14050511.

Sun Q., Yang M., Jiang Y., Lei L., Zhang Y. Achieving excellent corrosion resistance properties of 7075 Al alloy via ultrasonic surface rolling treatment // Journal of Alloys and Compounds. 2022. V. 911. Art. 165009. doi: 10.1016/j.jallcom.2022.165009.

Zheng Y.S., Tang G.Y., Kuang J., Zheng X.P. Effect of electropulse on solid solution treatment of 6061 aluminum alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2014. V. 615. P. 849-853. doi: 10.1016/j.jallcom.2014.07.062.

Tan C.F., Radzai S.M. Effect of hardness test on precipitation hardening aluminium alloy 6061-T6 // Chiang Mai Journal of Science. 2009. V. 36 (3). P. 276-286.

Aliyah A N., Anawati A. Effect of Heat Treatment on Microstructure and mechanical hardness of aluminum alloy AA7075 // IOP conference series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 541 (1). Art. 012007. doi: 10.1088/1757-899X/541/1/012007.

Akbari M.K., Baharvandi H.R., Mirzaee O. Nano-sized aluminum oxide reinforced commercial casting A356 alloy matrix: Evaluation of hardness, wear resistance and compressive strength focusing on particle distribution in aluminum matrix // Composites Part B: Engineering. 2013. V. 52. P. 262-268. doi: 10.1016/j.compositesb.2013.04.038.

Wang Y.N., Huang J.C. The role of twinning and untwinning in yielding behavior in hot-extruded Mg-Al-Zn alloy // Acta Materialia. 2007. V. 55 (3). P. 897-905. doi: 10.1016/j.actamat.2006.09.010.

Селиховкин М.А., Ахмадиева А.А., Жуков И.А., Марченко Е.С., Хрусталев А.П. Исследование влияния наночастиц алмаза на структуру и механическое поведение сплава Mg-Ca-Zn // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2022. № 79. С. 152-161. doi: 10.17223/19988621/79/13.

Zhang Y., Bandyopadhyay A. Influence of compositionally graded interface on microstructure and compressive deformation of 316L stainless steel to Al12Si aluminum alloy bimetallic structures // ACS Applied Materials & Interfaces. 2021. V. 13 (7). P. 9174-9185. doi: 10.1021/acsami.0c21478.

Li W., Yang Y., Liu J., Zhou Y., Li M., Wen S., Wei Q., Yan C., Shi Y. Enhanced nanohardness and new insights into texture evolution and phase transformation of TiAl/TiB2 in-situ metal matrix composites prepared via selective laser melting // Acta Materialia. 2017. V. 136. P. 90104. doi: 10.1016/j.actamat.2017.07.003.

Chen L., Sun Y., Li L., Ren Y., Ren X. In situ TiC/Inconel 625 nanocomposites fabricated by selective laser melting: Densification behavior, microstructure evolution, and wear properties // Applied Surface Science. 2020. V. 518. Art. 145981. doi: 10.1016/j.apsusc.2020.145981.