CC BY
8
_ МЕТАЛЛУРГИЯ ГРАНУЛ. _
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Научный редактор раздела докт. техн. наук, профессор Г.С. Гарибов
УДК 669.72171'5"857; 621.762.224 DOI: 10.24412/0321-4664-2024-3-15-24
ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МАГНИЯ И МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ. ОБЗОР
Екатерина Федоровна Волкова, докт. техн. наук, доцент, Александр Андреевич Леонов, канд. техн. наук, Виктория Александровна Дуюнова, канд. техн. наук, Мария Владимировна Акинина, Арман Артакович Алиханян
НИЦ «Курчатовский институт» - ВИАМ, Москва, Россия, e-mail: [email protected]
Аннотация. Статья содержит обзор наиболее интересных публикаций, посвященных современным исследованиям в области термической обработки (ТО) композиционных материалов (КМ) на основе магния и магниевых сплавов. В качестве матричных сплавов за рубежом часто применяют известные сплавы AZ91, ZK60A, AZ31. Выявлена устойчивая тенденция к расширению использования РЗЭ в качестве легирующих компонентов базовых сплавов на основе магния. Установлено, что при выборе вида и режима ТО в первую очередь следует учитывать характерные особенности, свойственные КМ: технологию получения, химические характеристики составляющих компонентов, физические, в частности, различия в величине их коэффициентов термического расширения. Результаты опубликованных исследований позволяют утверждать, что по мере повышения интенсивности исследований КМ и их практического внедрения фронт применения термической обработки к ним расширяется.
Ключевые слова: композиционные материалы (КМ) на магниевой основе; матричные сплавы; особенности термической обработки КМ; редкоземельные элементы; коэффициент термического расширения
Characteristic Features of Heat Treatment of Composite Materials Based on Magnesium and Magnesium Alloys. A Review. Dr. of Sci. (Eng.), Assistant Professor Bkaterina F. Volkova, Cand. of Sci. (Eng.) Alexander A. Leonov, Cand. of Sci. (Eng.) Viktoriya A. Duynova, Mariya V. Akinina, Arman A. Alikhanyan
The National Research Center «Kurchatov Institute» - VIAM, Moscow, Russia, e-mail: [email protected]
Abstract. The article contains a review of the most interesting publications devoted to the modern research in the field of heat treatment of composite materials based on magnesium and magnesium alloys. Well-known AZ91, ZK60A and AZ31 alloys are often used abroad as matrix alloys. In the development of domestic composite materials, alloys of grades MA2-1, MA5, etc. are mainly used. A steady trend towards the expansion of the use of REEs as alloying components of magnesium-based base alloys has been revealed. It is established that when choosing the type and mode of heat treatment, first of all, the characteristic features peculiar to composite materials should be taken into account: the production procedure to manufacture composite material, physical and chemical characte-
ristics of the ingredients of composite materials, in particular, differences in the magnitude of their thermal expansion coefficients. The results of the published studies suggest that as the intensity of research of composite materials and their practical implementation increases, the application area of heat treatment of composite materials expands.
Keywords: magnesium-based composite materials; matrix alloys; features of heat treatment of composite materials; rare-earth elements; coefficient of thermal expansion
Введение
Интенсивное развитие современных отраслей техники требует создания качественно новых конструкционных материалов. Эффективным решением этой материаловедческой проблемы может служить развитие направления композиционных материалов (КМ), в том числе на основе магниевой матрицы [1-6].
Наука о композиционных материалах (раздел материаловедения) зародилась недавно, на рубеже 50-60-х гг. ХХ века, и разрабатывалась главным образом для улучшения механических характеристик, в первую очередь, жаростойкости.
В последние годы интенсифицируются исследования по созданию новых антифрикционных композиционных материалов медицинского и биологического назначения, газонапылен-ных, тепло- и электропроводных, негорючих, а также КМ, предназначенных для авиационно-космической, ракетной, оборонной и других специальных отраслей техники [4-11].
Особый интерес представляет разработка конструкционных КМ на магниевой основе с целью их внедрения в изделия машиностроения (легковые автомобили, изделия авиационной и ракетной техники). Именно КМ на основе магния и его сплавов способствуют достижению весовой отдачи до 20-25 %, уменьшению прямых эксплуатационных расходов (в том числе потребление топлива) на 5-10 %. Это отвечает современным требованиям энергосбережения и сокращения выбросов в автомобильном секторе, авиации и других областях применения [4, 9].
В отечественном авиационном материаловедении одни из первых исследований в области разработки КМ на основе магниевой матрицы были выполнены под руководством В.Ф. Строгановой в ВИАМе (в середине 70-х гг. ХХ века - Всесоюзный научно-исследовательский институт авиационных материалов) [12].
Композиционные материалы классифицируют по следующим признакам: составы, включая тип матрицы, вид армирующего элемента, а также принимают во внимание особенности макростроения, технологию и методы изготовления КМ.
Матрица придает изделию из КМ заданную форму и монолитность, обеспечивает передачу и перераспределение нагрузки по всему объему материала, при этом защищает армирующие элементы от внешних воздействий [13-15]. Упрочняющие (армирующие) элементы должны быть распределены в матрице возможно более равномерно. Часто армирующие элементы называют наполнителем. Сами армирующие элементы должны обладать более высокой прочностью, твердостью, модулем упругости, чем матрица, а в ряде случаев могут изменять плотность, некоторые теплофизи-ческие, электрические и другие значимые характеристики КМ [16]. Армирующие элементы вводят в композиционный материал с целью усовершенствования его эксплуатационных свойств. В качестве армирующих элементов могут рассматриваться высокопрочные «усы», волокна, нанодисперсные (наноразмерные) упрочняющие частицы и даже ткани. При определенном содержании эти армирующие элементы способствуют значительному повышению прочности КМ по сравнению с прочностью матрицы. В зависимости от схемы армирования (одноосное, двухосное и трехосное), взаимного расположения упрочняющих армирующих элементов КМ могут проявлять как анизотропные свойства, так и изотропные. Изотропные КМ имеют практически одинаковые механические свойства по всем направлениям. Однако, исходя из конструктивных особенностей конкретных деталей, могут быть востребованы и анизотропные КМ, механические характеристики которых в определенном направлении могут
превосходить аналогичные характеристики в другом направлении [15, 17, 18].
Безусловные преимущества по прочностным и жаропрочным характеристикам дает легирование магния редкоземельными элементами (РЗЭ). Однако использовать эти дорогостоящие металлы при легировании для достижения необходимого уровня свойств магниевых сплавов экономически не всегда выгодно [19, 20].
В качестве матричных сплавов за рубежом достаточно часто применяют серийные и хорошо освоенные сплавы, например, Д291, 2К60Д, Д231. Также могут применять чистый магний и сплавы экспериментальных составов, например Мд-8Д!-1Бп, Мд-3Д!-12п, Мд-9Д1-1Э1-131С, Мд-0,4Се^203 и др. [18-20].
В последние годы основное внимание материаловедов обращено к проблеме разработки КМ, в которых наполнителем могут служить армирующие частицы наноразмеров. Было доказано, что добавление подобных армирующих частиц к магниевой матрице улучшает механические свойства, вызывает дисперсионное упрочнение, инициирует измельчение зерна и способствует дополнительному упрочнению твердого раствора, первоначально обеспечиваемому легирующими элементами [17, 18, 21]. При этом исходный размер армирующих частиц [22] (в данном случае, нитрида алюминия Д!Ы) оказывает существенное влияние на размер зерна матричного твердого раствора.
Известно, что термическая обработка (ТО) - распространенный способ изменения свойств металлов и сплавов. В промышленности ТО является одним из ответственных этапов технологического процесса производства полуфабрикатов и изделий. Применение ТО к КМ изучено недостаточно. Однако исследования в этой области достаточно актуальны и содержат как теоретический, так и практический интерес в сфере динамично развивающегося в наше время материаловедения КМ.
Результаты анализа публикаций и их обсуждение
Теорию ТО составляет учение об изменениях строения и свойств металлов или сплавов при тепловом воздействии. При нагреве и
охлаждении обрабатываемого материала изменяется его структура, что влияет на механические и физические свойства.
Теория термической обработки в настоящий период получает новый импульс. Для ее развития наиболее характерно все большее использование научных представлений и экспериментальных методов физики металлов, в особенности учения о дефектах кристаллической решетки, с целью более глубокого понимания природы, механизма и кинетики структурных изменений. В результате весьма подробно изучаются процессы ТО давно используемых и новых металлических материалов [3, 11, 12, 23, 24].
Известно, что композиционные материалы весьма разнообразны в силу своей сложной природы, зависящей не только от химического состава и типа компонентов, но и от технологии самого их изготовления.
Результаты изучения возможности применения различных видов термической обработки к КМ на металлической основе с целью повышения их эксплуатационных характеристик появляются в открытых источниках только в последние 15-20 лет.
Как показывает анализ научных публикаций, наиболее целесообразно применение ТО к тем КМ на магниевой основе, которые получены с использованием нанодисперсных частиц в качестве армирующих компонентов (рис. 1).
В данном случае анализ представленных микроструктур, выполненных на просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ), позволяет установить, что наночастицы карбида кремния БЮ образуют своего рода кластеры, которые ввиду наноразмера, тем не менее не должны оказывать заметного влияния на прохождение процессов в матричном сплаве при проведении ТО [18].
Для более глубокого понимания процессов, происходящих в материалах на металлической основе при проведении ТО, следует учитывать действие закона Холла-Петча, согласно которому существует зависимость между величиной размера зерна и значимой механической характеристикой - пределом текучести (стт) поликристаллического материала в соответствии с закономерностью:
Рис. 1. Микроструктура нанокомпозита SiCp/AZ91 при увеличениях 200 (а) и 100 нм (б), видны кластеры наночастиц SiC [18]
а т = ст0 + КсГ1/2
где а0 - некоторое напряжение трения, которое необходимо для скольжения дислокаций в монокристалле; К - индивидуальная для каждого материала константа, также называемая коэффициентом Холла-Петча; С - размер зерна. Основой зависимости являются дислокационные механизмы пластической деформации: границы зерен тормозят движение дислокаций.
Описанный механизм упрочнения является наиболее важным фактором независимо от типа армирования для композитов с магниевой матрицей. Кроме того, этот эффект в большей степени зависит от объемной доли армирующих материалов по отношению к размеру частиц.
Закон Холла-Петча дает количественное описание роста предела текучести поликристаллического материала с уменьшением размера зерна. Величина предела текучести (условного и физического) в металлах и сплавах определяется сопротивлением перемещению дислокаций, что связано с размером зерен и протяженностью их границ. Чем мельче зерна, тем суммарная протяженность их границ больше и, соответственно, выше сопротивление движению дислокаций. Помимо поликристаллических материалов (сплавов на металлической основе), данное соотношение применяется также для некоторых слоистых КМ и нанокомпозитов. Для нанокомпозитов с размером зерна порядка нескольких десятков нанометров (<100 нм) этот закон в той или иной мере нарушается, и проявляется так называемый обратный эффект Холла-Петча (inverse Hall-Petch effect), механизмы которого в настоящее время недостаточно изучены [25, 26].
На рис. 2 представлены сравнительные микроструктуры прессованного прутка из магниевого сплава AZ91 (размер зерна -20-70 мкм) и прутка из нанокомпозита на основе SiCp/ AZ91 со значительно более мелким, но допустимым по закону Холла-Петча размером зерна (<3-6 мкм). Таким образом, в обоих случаях действует закон Холла-Петча.
Нанодисперсные армирующие частицы термодинамически стабильны и более равномерно распределены по сравнению с другими видами армирующих компонентов, что приводит к улучшению механических свойств как при комнатной, так и при высоких температурах.
Кроме того, необходимо принимать во внимание величину коэффициента термического расширения (КТР) самой матрицы и армирующих волокон и стремиться к минимизации различий КТР, поскольку значительные расхождения в величине этих характеристик могут приводить в дальнейшем к расслоению и короблению самого композиционного материала [18].
Рис. 2. Микроструктура прессованного прутка из сплава AZ91 (а, б) и прутка из нанокомпозита на основе SiCp ^91 (в, г) [18]
Исходя из этих соображений, для каждого типа КМ следует подбирать соответствующие режимы ТО.
По отношению к КМ на магниевой основе используют, как правило, те же виды ТО, что и для самих магниевых сплавов. Они хорошо известны и описаны в работах как отечественных, так и зарубежных авторов [24, 27-29].
Как правило, первой ТО в цепи дальнейшего технологического процесса стоит гомогенизация (гомогенизационный отжиг) исходной заготовки - разновидность отжига, используемого при производстве деформированных полуфабрикатов, что следует из анализа данных научно-технической литературы. В результате проведения гомогенизации структура материала становится более однородной, лучше подготовленной к последующей деформации.
Закалка используется по отношению к сплавам, претерпевающим в твердом состоянии фазовые превращения, поэтому может выборочно применяться и для КМ с учетом особенностей природы матричного сплава [30-34].
Старение способствует прохождению процессов распада пересыщенного твердого раствора (достигнутого при закалке) и последующему выделению упрочняющих интерметаллидных фаз. Однако для некоторых магниевых сплавов используется только операция старения без проведения закалки [12, 27, 29].
Достаточно успешными оказались эксперименты, в которых в качестве матричного сплава (металлической матрицы) были применены сплавы системы Mg-Al-Zn-Mn (марки AZ31, AZ61 и AZ91) [21-23, 30-32].
В работе [21] КМ с металлической матрицей из магниевого сплава AZ61 и с различным массовым (в %) содержанием (0,1 и 2,0) микрочастиц карбида кремния (SiCp) размером не более 5 мкм были изготовлены методом литья с перемешиванием. Исследовано влияние SiCp на микроструктурные распределения, механические и усталостные свойства, а также поверхности разрушения. Образцы гомогенизировали при 410 °C в течение 24 ч; это привело к тому, что частицы упрочняющей фазы Mg17Al12 в значительной степени растворились по границам зерен матрицы. В результате повысилась пластичность по сравнению с литым состоянием материала. Введение армирующих частиц SiCp привело к повышению предела текучести (YS) и предела прочности при растяжении (UTS) композита AZ61/SiCp по сравнению с неармированным сплавом. Максимальные значения YS и UTS были достигнуты в композитах на основе магниевого сплава AZ61 с содержанием 1 % мас. SiCp. Увеличение YS и UTS было обусловлено наличием равномерно распределенных частиц SiCp. Согласно результатам испытаний на усталость, добавление наночастиц SiCp повысило эту характеристику и прочность композита из сплава AZ61. Добавление 1 % мас. SiCp показало хорошие механические и усталостные свойства КМ по сравнению с чистым магниевым сплавом AZ61
и композитом AZ61/2 % мас. SiCp. Кроме того, положительное влияние при добавлении SiCp на механические и усталостные свойства композита было подтверждено с помощью наблюдения поверхностей разрушения на сканирующем электронном микроскопе.
Зарубежные исследователи в некоторых случаях также применяют к КМ на магниевой основе операцию циклической экструзии и сжатия (cyclic extrusion and compression - CEC). Общие методы деформации, доступные для композитов с матрицей из легких сплавов (в частности, на основе магния), армированных наночастицами, включают горячую экструзию, горячую прокатку, разнонаправленную ковку и т.д. При многоступенчатой деформации (как правило, относящейся к операции СЕС) применяют отдельные виды ТО (например, отжиг перед собственно деформацией).
Условно CEC можно рассматривать как термомеханическую обработку (ТМО) материалов на металлической основе. В данном случае этот тип ТМО относится к межоперационной термомеханической обработке (МТМО). Согласно определению, основной целью МТМО является повышение равномерности свойств по объему материала, уменьшение их анизотропии, при этом улучшение характеристик пластичности в высотном и поперечном направлениях деформированных полуфабрикатов [24, 29].
Авторами [32] CEC была реализована на магниевых композитах AZ91D, армированных наночастицами карбида кремния SiCp, при 300, 350 и 400 °C.
Было выполнено не менее восьми проходов. Исследовано влияние параметров CEC на микроструктуру и механические свойства композитов n-SiCp/AZ91D. Результаты показывают, что мелкие зерна появляются сразу после первого прохода CEC и непрерывно распространяются по мере продвижения CEC от границ зерен и двойных полос к центру зерна. После восьми проходов CEC при 300 °C зерна матрицы эффективно измельчаются до -130 нм, при этом частицы фазы Mg17Al12 равномерно распределяются по границам зерен. Повышение температуры CEC приводит к очевидному росту зерен матрицы и укрупнению частиц Mg17Al12. Кластеры наночастиц SiC за-
(101,2) (101,1)
возможно прохождение двойникования [12, 28]
метно диспергируются после восьми проходов CEC. Многократный проход CEC способствует появлению компонентов сложной текстуры, что объясняется активацией различных типов двойникования, особенно двойникования по плоскостям (101,1), плоскостям двойникования (101,2) и двойного двойникования по плоскостям (101,1) - (101,2) (рис. 3) [12, 28].
Механизм измельчения зерна с поддержкой двойникования сопровождается непрерывным процессом динамической рекристаллизации при относительно низкой температуре (<350 °C). Динамически осаждаемые частицы фазы Mg17Al12 и внедренные наночастицы SiC препятствуют росту мелких зерен. В конечном итоге достигается увеличение твердости композита n-SiCp/AZ91D на -43,57 % после восьми проходов CEC при 300 °C [32].
Так, на рис. 4 представлена схема изготовления многослойного КМ. В технологической цепочке получения конечного полуфабриката из композиционного материала использована операция МТМО [32].
В работе [33] исследовано влияние старения на свойства КМ, упрочненного наноча-стицами SiC. Матричным сплавом послужил сплав WE43 системы Mg-Y-Nd; при этом содержание РЗЭ иттрия и неодима несколько варьировалось.
Были изучены свойства композита в исходном (литом) состоянии и после ТО (старение). Установлено, что старение недостаточно эффективно с позиции повышения прочност-
£
А1
£
£
AZ31
Обезжиривание и проволочная чистка
' (ошкуривание) £
£
А1
Обезжиривание и проволочная чистка (ошкуривание)
,(А1/А12Оз)
А1 / (А1/А1203)
^/////.¿¿^Композитный
AZ31 Al^
•'••'••'••'••'•J^1 Композитный порошок I-/ L—-^
У/ Резка
SSS
Нагрев
Склеивание пакетов (рулонов) при прокатке
л4—^
Рис. 4. Схема процесса получения многослойного и многокомпонентного КМ на основе чистого алюминия и магниевого сплава AZ31 с применением нанодисперсного оксида алюминия Л1203 в виде порошка [35]
ных свойств для композита на основе WE43, упрочненного частицами SiC и полученного методом плавки с перемешиванием.
В то же время механические свойства рассмотренных композитов на основе магниевого сплава системы Mg-Y-Nd могут быть значительно улучшены за счет проведения ТО по режиму Т6 (закалка + старение). Однако повышение предела прочности, условного предела текучести, относительного удлинения наблюдается только для КМ, содержащего не более 5 % мас. наночастиц SiC. При наличии 110 % мас. наночастиц SiC механические свойства не возрастают и остаются сравнимыми со свойствами КМ в литом состоянии.
Исследователями [34] изучено влияние армирования in situ TiC-TiB2 на поведение при старении и механические свойства композита TiC-TiB2/AZ91. Базовый и in situ композитные материалы подвергали ТО при 400 °C в течение 24 ч, а затем выдерживали при различных температурах до 100 ч. Результаты исследования кинетики повышения прочности в процессе старения показали, что добавление армирующих частиц in situ TiC-TiB2 улучшает кинетику упрочнения при старении нанокомпозита по сравнению с магниевым сплавом AZ91. Такое улучшение объясняется наличием высокой плотности дислокаций, возникающей в результате несоответствия коэффициентов теплового расширения между армированием in situ TiC-TiB2 и магниевой матрицей. Были уста-
новлены свойства после осаждения фазы Mg17Al12 как в сплаве AZ91, так и в композитах TiC-TiB2/AZ91. После старения КМ in situ с различным содержанием армирующих компонентов демонстрируют значительное повышение предела прочности при растяжении: на 47,72 % и 66,49 %, соответственно, по сравнению с базовым монолитным сплавом AZ91 в нетермообработанном состоянии.
Таким образом, характерные особенности термической обработки композиционных материалов на магниевой основе напрямую связаны со спецификой состава и процесса изготовления непосредственно самого КМ.
Итак, при выборе вида и режима ТО в первую очередь следует учитывать:
- способ изготовления КМ, что оказывает влияние на его свойства и структуру;
- имеющиеся различия в физико-химических и механических свойствах, составляющих композиционного материала;
- особенности технологии изготовления КМ;
- различия физических, химических характеристик (в первую очередь, КТР) составляющих компонентов КМ.
Необходимо принимать во внимание характер диффузионных процессов, происходящих при проведении ТО композиционных материалов на границе составляющих компонентов [21, 34-38].
Заключение
Как показывает проведенный анализ литературных данных, основные усилия исследователей и производственников направлены на разработку эффективных, технологичных и экономичных методов получения не только армирующих компонентов, но также на совершенствование технологических процессов изготовления КМ и изделий из них. В технологической цепочке получения КМ особое значение приобретает выбор типа и режима термообработки. Успешное решение этой проблемы позволяет надеяться, что преимущества, связанные с использованием КМ, будут успешно
реализованы в самом широком ассортименте перспективных изделий.
Результаты опубликованных исследований позволяют утверждать, что по мере повышения интенсивности исследований в области КМ и их практического внедрения, фронт применения ТО по отношению к КМ расширяется,
в частности, используются виды ТО (например, МТМО), редко применяемые в производстве собственно конструкционных магниевых сплавов.
Работа выполнена при поддержке ЦКП «Климатические испытания» НИЦ «Курчатовский институт» - ВИАМ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Annamalai S., Periyakgoundar S., Gunasekaran S.
Magnesium alloys: a review of applications // Materials and Technologies. 2019. Vol. 53. Iss. 6. P. 881-890.
2. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1 (34). С. 3-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
3. Dey А., Murari K. Magnesium metal matrix composites a review // Reviews on Advanced Materials Science. 2015. Vol. 42, Iss. 1. P. 58-67.
4. Каблов Е.Н. Материалы нового поколения - основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России // Интеллект и технологии. 2016. № 2 (14). С. 16-21.
5. Карашаев М.М., Базылева О.А., Шестаков А.В., Овсепян С.В. Технологические основы создания металлических композиционных материалов, армированных оксидными и интерметаллидными частицами // Авиационные материалы и технологии. 2020. № 3(60). С. 29-36. DOI: 10.18577/20719140-2020-0-3-29-36.
6. Серпова В.М., Сидоров Д.В., Няфкин А.Н., Кур-баткина Е.И. Гибридные металлические композиционные материалы на основе алюминиевых сплавов (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн., 2021. № 3. Ст.06. URL: http://www. viam-works.ru (дата обращения 14.05.2024). DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-3-68-77.
7. Имаметдинов Э.Ш., Валуева М.И. Композиционные материалы для поршневых двигателей (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2020. № 3(60). С. 19-28. DOI: 10.18577/2071-91402020-0-3-19-28.
8. Толстиков А.А., Арисланов А.А., Путырский С.В., Шестов В.В. Исследование механических свойств слоистых титанполимерных материалов на основе титановых сплавов // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн., 2023. № 2. Ст.02. URL: http:// www.viam-works.ru (дата обращения 14.05.2024). DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-2-20-31.
9. Каблов Е.Н. Основные итоги и направления развития материалов для перспективной авиационной техники // 75 лет. Авиационные материалы. М.: ВИАМ, 2007. С. 20-26.
10. Yuan Q.H., Fu D.M., Zeng X.S., Yong L.I. Fabrication of carbon nanotube reinforced AZ91D composite with superior mechanical properties // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017. Vol. 27. P. 1716-1724.
11. Сазонов М.А., Чернышова Т.А., Рохлин Л.Л.
Композиционные материалы на магниевой ос-
нове, армированной частицами: изготовление и свойства (обзор) // Конструкции из композиционных материалов. 2010. № 2. С. 3-22.
12. Магниевые сплавы. Т. 1. Металловедение магния и его сплавов. Области применения. Справочник // Под ред. Альтмана М.Б., Дрица М.Е., Тимоновой М.А., Чухрова М.В. М.: Металлургия, 1978. 232 с.
13. Волкова Е.Ф. Анализ и итоги Международной Конференции «Магний-21. Новые горизонты» // Авиационные материалы и технологии. 2016. № 1 (40). С. 86-93. DOI: 10.18577/2071-9140-20160-1-86-93.
14. Zhang S., Li M., Wang H., Cheng W., Lei W.,
Liu Y. et al. Microstructure and tensile properties of ECAPed Mg-9Al-1Si-1SiC composites: The influence of initial microstructures // Materials. 2018. Vol. 11. Iss. 136. DOI: 10.3390/ ma11010136.
15. Guo Y.C., Nie K.B., Kang X.K. et al. Achieving high-strength magnesium matrix nanocomposite through synergistical effect of external hybrid (SiC + TiC) nanoparticles and dynamic precipitated phase // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 771. P. 847-856.
16. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Ивахненко Ю.А., Балинова Ю.А. Перспективные армирующие высокотемпературные волокна для металлических и керамических композиционных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2005. № 2. С. 3-5.
17. Erman A., Groza J., Li X., Choi H., Cao G. Nanopar-ticle effect in cast Mg-1w % SiC nanocomposites // Materials Science and Engineering: A. 2012. Vol. 558. P. 39-43.
18. Nie K.B., Wang X.J., Deng K.K. et al. Magnesium matrix composite reinforced by nanoparticles -A review // Journal of Magnesium and Alloys. 2021 Vol. 9. Iss. 1. P. 57-77.
19. Пат. 2437949 Российская Федерация. Литой композиционный материал на основе магниевого сплава и способ его получения. - № 2010125560/02; заявл. 23.06.10; опубл. 27.12.11. Бюл. № 36.
20. Tekumalla S., Seetharaman S., Bau N., Wong W., Sim Goh C., Gupta M. Investigation on Microstructural and Mechanical Properties of Mg-0.4Ce/Y203 Nanocomposite //In Proceedings of the 10th International Conference on Magnesium Alloys and Their Applications, Mg 2015. 2015. P. 879-885.
21. Huang S., Ali A. Effects of heat treatment on the microstructure and microplastic deformation behavior of SiC particles reinforced AZ61 magnesium metal matrix composite // Materials Science and Engineering: A. 2018. Vol. 711. P. 670-682.
22. Bedolla E., Ayala A., Lemus-Ruiz J., Contreras A.
Synthesis and Thermo-mechanical Characterization of Mg-AZ91/AlN Composites // In Proceedings of the 10th International Conference on Magnesium Alloys and Their Applications, Mg 2015. 2015. P. 886-893.
23. Bonnah R.C, Fu Y., Hao H. Microstructure and mechanical properties of AZ91 magnesium alloy with minor additions of Sm, Si and Ca elements // China Foundry. 2019. Vol. 16(5). P. 319-325.
24. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов: учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986. 480 с.
25. Carlton C.E., Ferreira P.L. What is behind the inverse Hall-Petch effect in nanocrystalline materials? // Acta Materialia. 2007. Vol. 55. P. 3749-3756.
26. Gao H., Ji Jager I.L. et al. Materials become intensive to flaws at nanoscale. Lessons from nature // Proceedings of National Academy of Sciences. 2003. Vol. 100. № 10. P. 5597-5600.
27. Волкова Е.Ф. Современные деформируемые сплавы и композиционные материалы на основе магния // Металловедение и термическая обработка металлов. 2006. № 11. С. 5-9.
28. Эмли Е.Ф. Основы технологии производства и обработки магниевых сплавов / Под ред. Дрица М.Е. М.: Металлургия, 1972. 488 с.
29. Волкова Е.Ф., Рохлин Л.Л., Овсянников Б.В. Современные деформируемые магниевые сплавы: состояние и перспективы применения в высокотехнологичных отраслях промышленности: учебное пособие / Под общ. ред. Каблова Е.Н. М.: ВИАМ, 2021. 392 с.
30. Song J., She J., Chen D., Pan F. Latest research advances on magnesium and magnesium alloys worldwide // Journal of Magnesium Alloys. 2020. Vol. 8. P. 1-41.
31. Amalan P.A., Sivaram N.M. A state-of-the-art review on magnesium-based composite materials. // Advances in Materials and Processing Technologies. 2023. Vol. 9. Iss. 3. P. 760-778.
32. Zhang L., Wang Q., Liao W., Guo W., Ye B., Li W. et al. Effects of cyclic extrusion and compression on the microstructure and mechanical properties of AZ91D magnesium composites reinforced by SiC nanopar-ticles // Materials Characterization. 2017. Vol. 126. P. 17-27.
33. Rzychon T., Dybowski B., Gryc A., Dudek M. Mechanical Properties and Microstructure of WE43 Magnesium Matrix Composite Reinforced SiC Particles // Archives of foundry engineering. 2015. Vol. 15. Special. Iss. 1. P. 99-102.
34. Sahoo B.N., Panigrahi S.K. A study on the combined effect of in-situ (TiC-TiB2) reinforcement and aging treatment on the yield asymmetry of magnesium matrix composite // Journal of Alloys and Compounds. 2018. Vol. 737. P. 575-589.
35. Murugan S., Nguyen Q.B., Gupta M. Magnesium -The Wonder Element for Engineering // Biomedical Applications. 2020. P. 1-19.
36. Wang X.J., Hu X.S., Liu W.Q., Du J.F., Wu K., Huang Y.D., Zheng M.Y. Aging behavior of squeeze cast SiCw/AZ91 Mg matrix composites // Materials Science and Engineering: A. 2017. Vol. 682. P. 491-500.
37. Sun X.F., Wang C.J., Deng K.K. et al. Aging behavior of AZ91 matrix influenced by 5 ^m SiCp: Investigation on the microstructure and mechanical properties // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 727. P. 1263-1272.
38. Zheng M.Y., Wu K., Kamado S. et al. Aging behavior of squeeze cast SiCw/AZ91 magnesium matrix composite // Materials Science and Engineering: A. 2003. Vol. 348. P. 67-75.
REFERENCES
1. Annamalai S., Periyakgoundar S., Gunasekaran S.
Magnesium alloys: a review of applications // Materials and Technologies. 2019. Vol. 53. Iss. 6. P. 881-890.
2. Kablov Ye.N. Innovatsionnyye razrabotki FGUP «VIAM» GNTS RF po realizatsii «Strategicheskikh napravleniy razvitiya materialov i tekhnologiy ikh pererabotki na period do 2030 goda» // Aviatsionnyye materialy i tekhnologii. 2015. № 1 (34). S. 3-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
3. Dey A., Murari K. Magnesium metal matrix composites a review // Reviews on Advanced Materials Science. 2015. Vol. 42, Iss. 1. P. 58-67.
4. Kablov Ye.N. Materialy novogo pokoleniya - os-nova innovatsiy, tekhnologicheskogo liderstva i natsional'noy bezopasnosti Rossii // Intellekt i tekhnologii. 2016. № 2 (14). S. 16-21.
5. Karashayev M.M., Bazyleva O.A., Shestakov A.V., Ovsepyan S.V. Tekhnologicheskiye osnovy soz-daniya metallicheskikh kompozitsionnykh materialov, armirovannykh oksidnymi i intermetallidnymi chastit-sami // Aviatsionnyye materialy i tekhnologii. 2020. № 3(60). S. 29-36. DOI: 10.18577/2071-9140-20200-3-29-36.
6. Serpova V.M., Sidorov D.V., Nyafkin A.N., Kurbat-kina Ye.I. Gibridnyye metallicheskiye kompozitsion-
nyye materialy na osnove alyuminiyevykh splavov (obzor) // Trudy VIAM: elektron. nauch.-tekhnich. zhurn., 2021. № 3. St.06. URL: http://www. viam-works.ru (data obrashcheniya 14.05.2024). DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-3-68-77.
7. Imametdinov E.SH., Valuyeva M.I. Kompozitsion-nyye materialy dlya porshnevykh dvigateley (obzor) // Aviatsionnyye materialy i tekhnologii. 2020. № 3(60). S. 19-28. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-3-19-28.
8. Tolstikov A.A., Arislanov A.A., Putyrskiy S.V., Shestov V.V. Issledovaniye mekhanicheskikh svoys-tv sloistykh titanpolimernykh materialov na osnove titanovykh splavov // Trudy VIAM: elektron. nauch.-tekhnich. zhurn., 2023. № 2. St.02. URL: http://www. viam-works.ru (data obrashcheniya 14.05.2024). DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-2-20-31.
9. Kablov Ye.N. Osnovnyye itogi i napravleniya razvitiya ma-terialov dlya perspektivnoy aviatsionnoy tekhniki // 75 let. Aviatsionnyye materialy. M.: VIAM, 2007. S. 20-26.
10. Yuan Q.H., Fu D.M., Zeng X.S., Yong L.I. Fabrication of carbon nanotube reinforced AZ91D composite with superior mechanical properties // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017. Vol. 27. P. 1716-1724.
11. Sazonov M.A., Chernyshova T.A., Rokhlin L.L.
Kompozitsionnyye materialy na magniyevoy osnove, armirovannoy chastitsami: izgotovleniye i svoystva (obzor) // Konstruktsii iz kompozitsionnykh mate-rialov. 2010. № 2. S. 3-22.
12. Magniyevyye splavy. T.1. Metallovedeniye magniya i yego splavov. Oblasti primeneniya. Spravochnik // Pod red. Al'tmana M.B., Dritsa M. Ye., Timono-voy M.A., Chukhrova M.V. M.: Metallurgiya, 1978. 232 s.
13. Volkova Ye.F. Analiz i itogi Mezhdunarodnoy Konfe-rentsii «Magniy-21. Novyye gorizonty» // Aviatsion-nyye materialy i tekhnologii. 2016. № 1 (40). S. 86-93. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-1-86-93.
14. Zhang S., Li M., Wang H., Cheng W., Lei W., Liu Y. et al. Microstructure and tensile properties of ECAPed Mg-9Al-1Si-1SiC composites: The influence of initial microstructures // Materials. 2018. Vol. 11. Iss. 136. DOI: 10.3390/ ma11010136.
15. Guo Y.C., Nie K.B., Kang X.K. et al. Achieving high-strength magnesium matrix nanocomposite through synergistical effect of external hybrid (SiC + TiC) nanoparticles and dynamic precipitated phase // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 771. P. 847-856.
16. Kablov Ye.N., Shchetanov B.V., Ivakhnenko Yu.A., Balinova Yu.A. Perspektivnyye armiruyushchiye vy-sokotemperaturnyye volokna dlya metallicheskikh i keramicheskikh kompozitsionnykh materialov // Avia-tsionnyye materialy i tekhnologii. 2005. № 2. S. 3-5.
17. Erman A., Groza J., Li X., Choi H., Cao G. Nano-particle effect in cast Mg-1w % SiC nanocomposi-tes // Materials Science and Engineering: A. 2012. Vol. 558. P. 39-43.
18. Nie K.B., Wang X.J., Deng K.K. et al. Magnesium matrix composite reinforced by nanoparticles - A review // Journal of Magnesium and Alloys. 2021. Vol. 9. Iss. 1. P. 57-77.
19. Pat. 2437949 Rossiyskaya Federatsiya. Litoy kom-pozitsionnyy material na osnove magniyevogo spla-va i sposob yego polucheniya. - № 2010125560/02; zayavl. 23.06.10; opubl. 27.12.11. Byul. № 36.
20. Tekumalla S., Seetharaman S., Bau N., Wong W., Sim Goh C., Gupta M. Investigation on Microstructural and Mechanical Properties of Mg-0.4Ce/Y203 Nanocomposite //In Proceedings of the 10th International Conference on Magnesium Alloys and Their Applications, Mg 2015. 2015. P. 879-885.
21. Huang S., Ali A. Effects of heat treatment on the microstructure and microplastic deformation behavior of SiC particles reinforced AZ61 magnesium metal matrix composite // Materials Science and Engineering: A. 2018. Vol. 711. P. 670-682.
22. Bedolla E., Ayala A., Lemus-Ruiz J., Contreras A. Synthesis and Thermo-mechanical Characterization of Mg-AZ91/AlN Composites //In Proceedings of the 10th International Conference on Magnesium Alloys and Their Applications, Mg 2015. 2015. P. 886-893.
23. Bonnah R.C, Fu Y., Hao H. Microstructure and mechanical properties of AZ91 magnesium alloy with minor additions of Sm, Si and Ca elements // China Foundry. 2019. Vol. 16(5). P. 319-325.
24. Novikov I.I. Teoriya termicheskoy obrabotki metal-lov: uchebnik dlya vuzov. 4-e izd., pererab. i dop. M.: Metallurgiya, 1986. 480 s.
25. Carlton C.E., Ferreira P.L. What is behind the inverse Hall-Petch effect in nanocrystalline materials? // Acta Materialia. 2007. Vol. 55. P. 3749-3756.
26. Gao H., Ji Jäger I.L. et al. Materials become intensive to flaws at nanoscale. Lessons from nature // Proceedings of National Academy of Sciences. 2003. Vol. 100. № 10. P. 5597-5600.
27. Volkova Ye.F. Sovremennyye deformiruyemyye splavy i kompozitsionnyye materialy na osnove magniya // Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka metallov. 2006. № 11. S. 5-9.
28. Emli Ye.F. Osnovy tekhnologii proizvodstva i obrabotki magniyevykh splavov / Pod red. Dritsa M. Ye. M.: Metallurgiya, 1972. 488 s.
29. Volkova Ye.F., Rokhlin L.L., Ovsyannikov B.V. Sovremennyye deformiruyemyye magniyevyye splavy: sostoyaniye i perspektivy primeneniya v vysokotekh-nologichnykh otraslyakh promyshlennosti: ucheb-noye posobiye / Pod obshch. red. Kablova Ye.N. M.: VIAM, 2021. 392 s.
30. Song J., She J., Chen D., Pan F. Latest research advances on magnesium and magnesium alloys worldwide // Journal of Magnesium Alloys. 2020. Vol. 8. P. 1-41.
31. Amalan P.A., Sivaram N.M. A state-of-the-art review on magnesium-based composite materials. // Advances in Materials and Processing Technologies. 2023. Vol. 9. Iss. 3. P. 760-778.
32. Zhang L., Wang Q., Liao W., Guo W., Ye B., Li W. et al. Effects of cyclic extrusion and compression on the microstructure and mechanical properties of AZ91D magnesium composites reinforced by SiC nanoparticles // Materials Characterization. 2017. Vol. 126. P. 17-27.
33. Rzychon T., Dybowski B., Gryc A., Dudek M. Mechanical Properties and Microstructure of WE43 Magnesium Matrix Composite Reinforced SiC Particles // Archives of foundry engineering. 2015. Vol. 15. Special. Iss. 1. P. 99-102.
34. Sahoo B.N., Panigrahi S.K. A study on the combined effect of in-situ (TiC-TiB2) reinforcement and aging treatment on the yield asymmetry of magnesium matrix composite // Journal of Alloys and Compounds. 2018. Vol. 737. P. 575-589.
35. Murugan S., Nguyen Q.B., Gupta M. Magnesium -The Wonder Element for Engineering // Biomedical Applications. 2020. P. 1-19.
36. Wang X.J., Hu X.S., Liu W.Q., Du J.F., Wu K., Huang Y.D., Zheng M.Y. Aging behavior of squeeze cast SiCw/AZ91 Mg matrix composites // Materials Science and Engineering: A. 2017. Vol. 682. P. 491-500.
37. Sun X.F., Wang C.J., Deng K.K. et al. Aging behavior of AZ91 matrix influenced by 5 ^m SiCp: Investigation on the microstructure and mechanical properties // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 727. P. 1263-1272.
38. Zheng M.Y., Wu K., Kamado S. et al. Aging behavior of squeeze cast SiCw/AZ91 magnesium matrix composite // Materials Science and Engineering: A. 2003. Vol. 348. P. 67-75.
