Виявлення впливу способу введення фулеренів C₆₀ та функціоналізованих вуглецевих нанотрубок на формування властивостей алюмінієвого сплаву

Анотація

Об’єктом дослідження є мікроструктура та властивості алюмінієвого сплаву АК12, після модифікування вуглецевими нанотрубками та фулеренами C₆₀.

 Проблема, що вирішується, – це недостатня ефективність існуючих модифікаторів, які забезпечують стабільну глобуляризацію кремнію в структурі силумінів, а також відсутність простих та ефективних методів вводу вуглецевих наноматеріалів.

У ході роботи розроблено два методи вводу вуглецевих наночасток в алюмінієвий сплав. Досягнуто покращення глобуляризації кремнію, механічних та фізичних властивостей. Зменшено товщину дендритної осі кремнію майже до 20–25 мкм, зменшено розмір кремнієвих включень від 2–10 мкм, збільшено мікротвердість майже в два рази, в залежності від метода. Покращення властивостей пов’язані з тим, що наночастки стають центрами зародження кристалів і не дають їм збільшуватись, що призводить до більш дрібної, однорідної структури сплаву. Попередня обробка наноматеріалів дозволяє їм рівномірно розподілитися в сплаві, а додавання магнію покращити властивості змочування.

Особливості та відмінні риси отриманих результатів полягають в тому, що запропоновано два технологічно-простих метода вводу наночасток в рідкий сплав АК12, без застосування ультразвуку. Досягнуто значного покращення механічних та фізичних властивостей сплаву порівняно з еталонним разком АК12. Забезпечено контрольоване подрібнення структури кремнію. Використано доступні матеріали та устаткування, яке доступне в Україні та придатне до масштабування в промислових об’ємах. Модифікований сплав АК12 дозволяє застосовувати його для виготовлення відливок відповідального значення, таких як поршні, механізми трансмісії, корпуси двигунів.