НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:

М. Е. Самошина, ст. науч. сотр. инжинирингового центра «Литейные технологии и материалы», доцент кафедры технологии литейных процессов
Н. А. Белов, директор инжинирингового центра «Литейные технологии и материалы», профессор кафедры технологии литейных процессов, эл. почта: nikolay-belov@yandex.ru
А. Н. Алабин, нач. отд. инжинирингового центра «Литейные технологии и материалы»
К. Ю. Червякова, инженер инжинирингового центра «Литейные технологии и материалы», магистрант кафедры технологии литейных процессов

В работе исследована возможность получения боралюминия жидкофазным методом с использованием двойных лигатур Al – B. Изучены микроструктура и фазовый состав лигатур Al – B промышленного производства. Установлено, что промышленные лигатуры Al – 5 % B и Al – 10 % B обладают высокой технологичностью при холодной деформации — до 90 %. В листах, полученных прокаткой чушек промышленных лигатур, формируется микроструктура с достаточно равномерным распределением боридов, что обеспечивает высокие показатели механических свойств. Показана возможность получения сплава Al – 3 % B индукционной плавкой шихты, состоящей из алюминия и промышленной лигатуры Al – 5 % B. Плавку Al – 3 % B проводили в графито-шамотном тигле при температуре 950 ^оС. Расплав заливали в графитовые формы, получая плоские отливки размером 40x120x200 мм. Установлено, что микроструктура слитка сплава Al – 3 % B наследует микроструктуру промышленной лигатуры: равномерно распределенные в алюминиевой матрице агломераты частиц AlB₁₂ размером 5–20 мкм и незначительную долю боридной фазы AlB₂ пластинчатой морфологии. Установлена возможность получения листа толщиной 1 мм из слитка Al – 3 % B толщиной 40 мм холодной деформацией с промежуточными смягчающими отжигами при 450 и 300 ^оС. Полученные листы обладают показателями прочностных свойств на уровне листов из промышленных лигатур, при этом значение пластичности находится на уровне листов из чистого алюминия А99. В целом можно сделать заключение о том, что бориды не ухудшают технологические свойства исследованных двойных сплавов Al – B. Это позволяет говорить о работоспособности жидкофазной технологии получения боралюминия, однако для достижения большей прочности листовых изделий требуется дополнительное легирование алюминиевой матрицы.

Статья подготовлена в рамках соглашения № 14.578.21.0004 (уникальный идентификатор проекта RFMEFI57814X0004) о предоставлении субсидии Минобрнауки России в рамках реализации ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы».

1. Fanchini G., Gupta V., Mann A. B., Chhowalla M. In situ monitoring of structural changes in boron carbide under electric fields // J. Am. Ceram. Soc. 2008. Vol. 91, No. 8. P. 2666–2669.
2. Yazdani A., Salahinejad E. Evolution of reinforcement distribution in Al – B₄C composites during accumulative roll bonding // Mater. Des. 2011. Vol. 32. P. 3137–3142.
3. XinYan Yue, JianJun Wang, ShangYong Yu, Wei Wang, HongQiang Ru. Microstructure and mechanical properties of a three-layer B₄C/Al–B₄C/TiB₂–B₄C composite, Materials & Design. 2013. Vol. 46. P. 285–290.
4. Ömer Savaş, Ramazan Kayikci. Production and wear properties of metal matrix composites reinforced with boride particles // Materials & Design. 2013. Vol. 51. P. 641–647.
5. Lai J., Zhang Z., Chen X.-G. The thermal stability of mechanical properties of Al–B₄C composites alloyed with Sc and Zr at elevated temperatures // Materials Science and Engineering. 2012. Vol. 532. P. 462–470.
6. Pat. 5531425 USA. Apparatus for continuously preparing castable metal matrix composite material / Michael D. Skibo, David M. Schuster, Richard S. Bruski : Alcan Aluminum Corporation ; filing 07.02.1994 ; publ. 02.07.1996.
7. Pat. 6602314 USA. Aluminum composite material having neutron-absorbing ability / Yasuhiro Sakaguchi, Tomikane Saida, Kazuo Murakami, Kazuhisa Shibue, Naoki Tokizane, Tatsumi Takahashi : Mitsubishi Heavy Industries, Ltd ; filing 27.07.2000 ; publ. 05.08.2003.
8. Гладковский С. В., Трунина Т. А., Коковихин Е. А., Смирнова С. В., Каманцев И. С. Структура и свойства боралюминиевых композитов, полученных горячей прокаткой // Известия Самарского научного центра РАН. T. 13, № 1 (2). 2011. C. 361–364.
9. Мондольфо Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов / пер. с англ. — М. : Металлургия, 1979. — 640 с.
10. Эллиот Р. П. Структуры двойных сплавов / пер. с англ. — М. : Металлургия, 1970.
11. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов / пер. с англ. — М. : Металлургиздат, 1962.
12. Диаграммы состояния двойных металлических систем : справочник : в 3 т. Т. 1 / под общ. ред. Н. П. Лякишева. — М. : Машиностроение, 1996.
13. Xiaoming Wang. The formation of AlB₂ in an Al–B master alloy // Journal of Alloys and Compounds. Vol. 403, Iss. 1/2. 2005. P. 283–287.
14. Ефимов А. И., Белокурова Л. П., Васильева И. В., Чечев В. П. Свойства неорганических соединений : справочник. — Л. : Химия, 1983. — 392 с.
15. ГОСТ 11069–2001. Алюминий первичный. Марки. — Введ. 2003–01–01.
16. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 1986–01–01.
17. ГОСТ 11701–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение тонких листов и лент. — Введ. 1986–01–01.
18. Белов Н. А. Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов. — М. : Издательский Дом МИСиС, 2010. — 511 с.