Вплив вмісту B₄C на мікротвердість композитної металевої піни AA7075/B₄C

Анотація

У цьому дослідженні металеву піну виготовляли методом полімерної реплікації з використанням композитних порошків, отриманих методом механічного легування із введенням різної кількості B₄C (5, 10, 15% за масою) у матрицю алюмінієвого сплаву AA7075. Алюмінієвий сплав AA7075 та порошок B₄C у відповідному співвідношенні змішувалися в планетарному кульовому млині протягом 300 хв для приготування композитного порошку. Композитну металеву піну виготовляли з механічно легованих композитних порошків із додаванням дистильованої води, поліуретану з лінійним числом комірок 25 ppi (пор на дюйм), а також полівінілового спирту (ПВС) як зв’язки та полікарбонової кислоти як диспергатора. Проаналізовано вплив вмісту зміцнювача на мікротвердість отриманих зразків композитної металевої піни. Для визначення необхідної температури спікання композитної піни і температури вигоряння пінополіуретану алюмінієві композитні порошки й зразки пінополіуретану вивчено методами диференційної сканувальної калориметрії (ДСК), а також диференційно-термічного аналізу (ДТА) та термогравіметричного аналізу (ТГА). Зразки піни піддавали термічній обробці з метою їх зміцнення. Для цього матеріал зразкa спочатку видаляли з конструкції, а потім спікали при 650 °С протягом 3 год. Характеризацію та морфологічний аналіз зразків пінопласту проводили методами дифракції рентгенівських променів, сканувальної електронної мікроскопії та енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії (EDS). Виявлено, що окрім фаз α-Al та B₄C внаслідок спікання утворилися подвійні фази Al₃BC, AlB₂, AlB₁₂C₂, а також потрійна фаза Al₃B₄₈C₂. Окрім елементів Al, Zn і Mg, що належить сплаву AA7075, і елементів B і C, що входять до складу зміцнювального елемента, спектроскопічним аналізом був виявлений також кисень. Густина зразків композитної металевої піни із вмістом твердих речовин 60% варіювалася в межах 0,12–0,15 г/см³, а пористість становила від 90,4 до 95,5%. Результати дослідження дозволяють стверджувати, що зростання твердості є прямо пропорційним збільшенню кількості зміцнювача. Найвищу твердість було зафіксовано на рівні 28 HV в композитний металевій піні з добавкою 15% B₄C.