Механические свойства спечённых антифрикционных алюминиевых сплавов

Научным коллективом сотрудников Лаборатории физики консолидации порошковых материалов Института физики прочности и материаловедения СО РАН было проведено сравнительное исследование особенностей пластического течения при сжатии спечённого сплава Al-20Sn и композита Al-20Sn-17Al₃Fe с большим содержанием твёрдых алюминидов, предварительно обжатых в закрытом штампе, часть которых затем была обработана методом равноканального углового прессования (РКУП).

Микроскопические исследования структуры спечённых композитов с алюминиевой матрицей показали, что в процессе спекания на месте порошинок железа формируются агломераты из мелких частиц Al₃Fe сцементированных прослойками олова. При испытаниях образцов на сжатие было установлено, что несмотря на большую испытанную ими пластическую деформацию, указанные агломераты сохраняют свою форму и размеры, то есть, являются своеобразными упрочняющими матрицу частицами, эффективно сдерживающими распространение полос локализованного течения и рост микротрещин.

Горячая допрессовка спечённых материалов характер их пластического течения при сжатии не меняет, поскольку не влияет на макроскопическую структуру, но существенно повышает напряжение течения, так как устраняет поры и улучшает прилегание фаз. Как следствие, на кривой течения композиционных образцов наблюдается длительная стадия деформации с нулевым коэффициентом деформационного упрочнения.

РКУП при той же температуре способствует формированию макроскопической текстуры. Её установление отрицательно влияет на пластичность как базового сплава Al-20Sn, так и композита Al-20Sn-17Al₃Fe.

На основании полученных результатов делается вывод, что уплотнение спечённых композитов Al-20Sn-17Al₃Fe в закрытом штампе при температуре выше точки плавления олова и высоком давлении позволяет получать материал с оптимальным сочетанием механических свойств, пригодный для изготовления подшипников скольжения.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2021-0006. Результаты опубликованы в журнале Physical Mesomechanics.

Источник: ИФПМ СО РАН.