ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ПРОЦЕСУ ІНФІЛЬТРАЦІЇ ПОРИСТИХ КАРКАСІВ НА СТРУКТУРУ ТА МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ЇХ ОСНОВІ

Procesi littâ, 2024, Vol 4 (158), 44-55

Анотація

Досліджено параметри процесу інфільтрації пористих каркасів на основі металевої стружки розплавом алюмінію, що забезпечують отримання композиційних матеріалів для елементів конструкцій протимінного захисту. Розглянуто можливість ефективної утилізації відходів металооброблення машинобудівних підприємств шляхом формування пористих каркасів із заданим об’ємом пор із подальшою інфільтрацією металевим розплавом. При цьому визначено, що основною проблемою при формуванні структури композитів є взаємодія алюмінію із залізним каркасом, що призводить до утворення інтерметалідних фаз, таких як FeAl₃, які окрихчують композит та знижують механічні властивості матеріалу. Встановлено,
що основним технологічним параметром, який визначає механічні властивості композита, є температурні режими процесу інфільтрації. У роботі проаналізовано вплив температури заливання алюмінію та попереднього нагрівання металевого каркаса на формування структури композиційного матеріалу. Встановлено, що температура заливання на рівні 800 °С та
попереднє нагрівання сталевого каркаса до 300 °С забезпечують оптимальні умови для отримання композита з високими механічними характеристиками, що зумовлено відсутністю порожнин у структурі матеріалу. Металографічний аналіз показав рівномірний розподіл армуючої фази в об’ємі композита та відсутність значної кількості дефектів у вигляді пор, що підтверджує ефективність процесу інфільтрації при просочуванні за температури 800 °С. Підвищення температури заливання вище 800 °С призводить до насичення розплаву газами, що негативно впливає на якість композита через утворення закритої пористості. Водночас для забезпечення ефективності процесу інфільтрації рекомендовано швидке проведення процесу з використанням вакуумування металевої оснастки. Для практичного застосування таких матеріалів важливим є врахування їх поведінки під час вибухового навантаження. Результати комп’ютерного моделювання показують, що використання таких композитів у конструкціях протимінного захисту може суттєво знизити пошкодження корпуса під час вибуху, забезпечуючи при цьому достатню міцність і пластичність матеріалу. Таким чином, дослідження технологічних параметрів процесу інфільтрації алюмінієвих розплавів у пористий каркас є важливим кроком на шляху до створення високоефективних композиційних матеріалів із високими механічними властивостями та економічною ефективністю.