Композиционные материалы с квазикристаллическим наполнителем, полученные методом пропитки

Сыроватко Ю. В., Плюта В. Л.

Днепропетровский национальный университет им. О.Гончара

Институт черной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины

Квазикристаллические фазы обладают рядом ценных свойств, таких как высокие твердость, износостойкость, коррозионная стойкость, низкий коэффициент трения и др. Их применение ограничивает повышенная хрупкость этих фаз. Поэтому квазикристаллы используют в качестве упрочняющей фазы (наполнителя) композиционных материалов с металлической пластичной матрицей, которая предупреждает трещинообразование материала. Условием получения качественных композиционных материалов является хорошая смачиваемость наполнителя связкой, что сложно обеспечить в случае квазикристаллического наполнителя, обладающего низким поверхностным натяжением. Поэтому в работе изучали возможность использования квазикристаллических сплавов Al–Cu–Fe и Al–Cu–Со в составе макрогетерогенных композиционных материалов.

Композиционные материалы получали методом печной пропитки при температуре, которая на 50 С превышала температуру плавления металлической связки, в течение 30–40 минут. В качестве связки материалов с наполнителем Al–Cu–Fe использовали алюминиевый сплав-связку, а с наполнителем Al–Cu–Со – латунь Л62. Структуру материалов исследовали методами металлографического и рентгеноструктурного анализов.

После пропитки в структуре композиционных материалов наблюдаются частицы наполнителя неправильной формы размерами 0,2–2,5 мм, равномерно распределенные в матрице. Наполнитель Al–Cu–Fe имеет двухфазную структуру, состоящую из квазикристаллической ісо и кристаллической  фаз. В структуре наполнителя Al–Cu–Со идентифицированы следующие три фазы: квазикристаллическая фаза D, кристаллические фазы М и Со₂Al₉. Структурный и фазовый состав наполнителя вблизи границы раздела с матрицей практически не изменяется. Со стороны алюминиевой матрицы вблизи наполнителя Al–Cu–Fe появляется конгломерат фаз на основе алюминия и железа. Со стороны латунной связки вблизи границы раздела с наполнителем Al–Cu–Со видимые изменения структуры отсутствуют. Поры, трещины, другие дефекты несплавления отсутствуют. Это свидетельствует об удовлетворительной смачиваемости наполнителя расплавленной связкой при пропитке.

Таким образом, проведенные исследования подтвердили возможность получения композиционных материалов с квазикристаллическим наполнителем методом печной пропитки. Это открывает широкие перспективы для создания новых композиционных материалов со специальными свойствами.