Механохимическое модифицирование оловянных бронз интерметаллидом Cu9 Al4

Методами рентгеноструктурного анализа, оптической и электронной микроскопии изучено влияние условий механической активации смеси Cu–12 мас. % Sn с различным содержанием модификатора Cu₉ Al₄ на структурно-фазовый состав и морфологию формируемых композитов. При механохимическом введении 10 мас. %-ной модифицирующей добавки в матрицу механосинтезированной оловянной бронзы в продукте формируется в основном тройной твердый раствор алюминия и олова в меди, Al_0,05Cu_0,9Sn_0,05. В случае 20 мас. %-ной модифицирующей добавки в продукте присутствуют твердый раствор олова в меди Cu_0,9Sn_0,1 и интерметаллид Cu₉ Al₄. Исследования механических и триботехнических характеристик материала, получаемого методом спекания под давлением, показали, что интенсивность изнашивания механохимически синтезированного порошка Cu–12 мас. % Sn незначительно меньше, чем у промышленной бронзы БрОФ 10-1, коэффициент трения f снижается в 1,4 раза, а диапазон разброса его значений достаточно широк f = 0,7–0,9. Модифицирование механосинтезированной бронзы Cu–12 мас. % Sn интерметаллидом Cu9 Al4 позволяет снизить изнашиваемость в 1,4–1,8 раза и значительно снизить коэффициент трения (в 2 раза). Cтабильное значение f = 0,5 достигается для механической активации состава Cu–12 мас. % Sn + + 20 мас. % Cu₉ Al₄. Введение интерметаллида повышает микротвердость сплавов в 1,6–2,0 раза (до Hμ = 2730 МПа) относительно сплава бронзы БрОФ 10-1 и механосинтезированной бронзы.

1. Nadolski, M. The evaluation of mechanical properties of high-tin bronzes / M. Nadolski // Arch. Foundry Engineering. – 2017. – Vol. 17, N 1. – P. 127–130. https://doi.org/10.1515/afe-2017-0023

2. Wear resistance and electroconductivity in copper processed by severe plastic deformation / A. P. Zhilyaev [et al.] // Wear. – 2013. – Vol. 305, N 1–2. – P. 89–99. https://doi.org/10.1016/j.wear.2013.06.001

3. Использование химического синтеза нанодисперсных модификаторов при индукционном нагреве шихты на основе порошков оловянных бронз для упрочнения и повышения триботехнических свойств наплавляемых покрытий / И. А. Сосновский [и др.] // Литье и металлургия. – 2016. – № 3(84). – С. 111–116.

4. On some mechanical properties and wear behavior of sintered bronze based composites reinforced with some aluminides microadditives / E. Feldshtein [et al.] // Int. J. of Applied Mechanics and Engineering. – 2017. – Vol. 22, N 2. – P. 293–302. https://doi.org/10.1515/ijame-2017-0017

5. Microstructure, properties and wear behaviors of (Ni3Al) reinforced Cu matrix composites / İ. Celikyurek [et al.] // J. Mater. Sci. Technol. – 2011. – Vol. 27, N 10. – P. 937–943. https://doi.org/10.1016/s1005-0302(11)60167-9

6. Interaction between Fe66Cr10Nb5B19 metallic glass and aluminum during spark plasma sintering / D. V. Dudina [et al.] // Mater. Sci. Eng. – 2021. – Vol. 799. – Art. 140165. https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.140165

7. Григорьева, Т. Ф. Механохимический синтез в металлических системах / Т. Ф. Григорьева, А. П. Баринова, Н. З. Ляхов. – Новосибирск, 2008. – 167 с.

8. Grigorieva, T. F. Mechanosynthesis of nanocomposites / T. F. Grigorieva, A. P. Barinova, N. Z. Lyakhov // J. Nanoparticle Research. – 2003. – Vol. 5, N 5–6. – P. 439–453. https://doi.org/10.1023/b:nano.0000006093.26430.3b

9. Механохимический синтез порошков сплавов системы Cu–Al и их консолидация методом электроискрового спекания / Т. Ф. Григорьева [и др.] // Физика металлов и метолловедение. – 2021. – Т. 122, № 7. – С. 729–736.

10. Аввакумов, Е. Г. Механические методы активации химических процессов / Е. Г. Аввакумов. – Новосибирск: Наука, 1986. – 302 с.

11. Караваев, М. Г. Автоматизированный трибометр с возвратно-поступательным движением / М. Г. Караваев, В. А. Кукареко // Надежность машин и технических систем: Труды международной научно-технической конференции. – Минск: Издательство ИПН, 2001. – Т. 2. – С. 37–39.

12. Коростелева, Е. Н. Формирование структуры и механические свойства спеченной алюминиевой бронзы / Е. Н. Коростелева. – Томск, 2000. – 218 с.

13. Saunders, N. The Cu–Sn (copper-tin) system / N. Saunders, A. P. Miodownik // Bulletin of Alloy Phase Diagrams. – 1990. – Vol. 11, N 3. – P. 278–287. https://doi.org/10.1007/bf03029299

14. Moharami, A. Improving the dry sliding-wear resistance of as-cast Cu-10Sn-1P alloy through accumulative back extrusion (ABE) process / A. Moharami // Journal of Materials Research and Technology. – 2020. – Vol. 9, N 5. – P. 10091–10099. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.07.022