ВПЛИВ ПОРИСТОЇ КАРКАСНОЇ СТРУКТУРИ ЗАЛІЗА НА ПРОЦЕС ІНФІЛЬТРАЦІЇ РОЗПЛАВОМ АЛЮМІНІЮ

Анотація

Досліджено інфільтрацію пористих залізних каркасів, отриманих методами порошкової металургії (зокрема, із застосуванням технологій 3D друку) розплавом на основі алюмінію в умовах градієнту тиску. Досліджено процеси ущільнення пресовок із залізного порошку з додаванням різних пороутворювачів. Встановлено мінімальний тиск (150–200 МПа), за якого досягається пористість 35–40%. Застосування металевих залізних відходів у вигляді стружки дозволило сформувати пористі каркаси при меншому тиску — 100 МПа. Встановлено мінімальний розмір пор (400 мкм), що забезпечує суцільне заповнення пористого каркасу розплавом на основі алюмінію, нагрітого до температури 760–780 ºС, в умовах градієнту тиску. Показано можливість створення композитів системи залізо–алюміній без утворення хімічних сполук. У цьому випадку на границі взаємодії заліза та алюмінію спостерігається тонкий дискретний прошарок товщиною 5–10 мкм, де відбулося насичення залізного каркасу алюмінієм. Цей прошарок забезпечує кращу адгезію між залізним каркасом та розплавом. Відсу-тність хімічних сполук у системі Fe–Al в умовах просочування пояснюється кінетикою процесу: за декілька секунд компоненти не встигають прореагувати між собою. Встановлено вплив типу пористої каркасної структури на характер деформації при стисненні композитів системи залізо–алюміній. Найбільшу границю міцності (~400 МПа) мають зразки, отримані із 3D каркасів. Для них характерно два перегини на діаграмі: перший — в області 60–70 МПа (початок пластичної деформації), при цьому відбувається деформаційне зміцнення і збільшення відносної деформації до 20–22%; другий перегин починається з 230–240 МПа і визначає обʼємну деформацію зразків. Найбільшу границю плинності (115,2 МПа) мають зразки з каркасом із стружки, що пов’язано із високою площею контактної поверхні частинок стружки, які хаотично переплітаються між собою. Відповідно, найнижчі характеристики мають зразки з каркасом із частинок порошку, площа контакту яких мінімальна.