Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

Г. Г. Божко, доцент каф. цветных металлов и золота, эл. почта: bojko06@mail.ru
П. А. Володина, аспирант, каф. цветных металлов и золота, эл. почта: volodina94polina@mail.ru

ООО «Наноком», Москва, Россия:
Ю. А. Абузин, директор по науке, эл. почта: abuzin@nanocom.ru

Отработана технология получения лабораторных образцов комплексного радиационно-защитного композиционного материала системы Al – B₄C – WО₃ и Al – B₄C – W методом принудительной пропитки под давлением и исследованы их свойства и структура. В качестве исходных армирующих компонентов использовали порошки вольфрама, оксида вольфрама, карбида бора. Матрицей в композиционном материале является алюминий. Исследование микроструктуры композиционных материалов выявило равномерность распределения армирующих частиц по объему материала и относительно друг друга, отсутствие дефектов и видимых следов взаимодействия по границе раздела матрица – армирующая частица. Изучен фазовый состав материалов системы Al – B₄C – W и Al – B₄C – WO₃. Рентгенофазовый анализ материала системы Al – B₄C – W не выявил образования новых фаз, тогда как в системе Al – B₄C – WО₃ происходят частичное восстановление оксида вольфрама до вольфрама и образование новой фазы Al₂O₃. Плотность материала системы Al – B₄C – W равна 5,40 г/см³, системы Al – B₄C – WО₃ — 2,90 г/см³. Твердость материалов соответственно 51 и 70 НВ. Исследованы механические свойства композиционных материалов на сжатие. Для системы Al – B₄C – W: модуль упругости 3,7 МПа; предел текучести 87 МПа; предел прочности 117 МПа; относительное сужение 2,9 %. Для системы Al – B₄C – WО₃: модуль упругости 5,0 МПа; предел текучести 121 МПа; предел прочности 163 МПа; относительное сужение 4,2 %. Объемные доли компонентов: 0,26 B₄C – 0,17 W и 0,33 B₄C – 0,13 WО₃. Комплекс свойств полученных композиционных материалов позволяет использовать их в качестве конструкционного радиационно-защитного материала для комплексной защиты персонала и оборудования от радиационного излучения, а также для использования в транспортных упаковочных комплектах.

1. Moradi M. R., Moloodi A., Habibolahzadeh A. Fabrication of Nano-composite Al – B4C Foam via Powder Metallurgy-Space Holder Technique // Procedia Materials Science. 2015. Vol. 11. P. 553–559.
2. Rana H. G., Badheka V. J., Kumar A. Fabrication of Al7075 / B4C surface composite by novel Friction Stir Processing (FSP) and investigation on wear properties // Procedia Technology. 2016. Vol. 23. P. 519–528.
3. Narayana Yuvaraj, Sivanandam Aravindan, Vipin. Fabrication of Al5083/B4C surface composite by friction stir processing and its tribological characterization // Journal of Materials Research and Technology. 2015. Vol. 4, No. 4. P. 398–410.
4. Dinaharan I., Murugan N., Thangarasu A. Development of empirical relationships for prediction of mechanical and wear properties of AA6082 aluminum matrix composites produced using friction stir processing // Engineering Science and Technology. 2016. Vol. 19, No. 3. P. 1132–1144.
5. Sanjay S. J., Shashidar K. Naik, Shashishekar C. Effect of artificial ageing on wear behaviour of Al7010/B4C composite // Materials Today: Proceedings. 2017. Vol. 4. P. 11194–11200.
6. Alizadeh A., Abdollahi A., Radfar M. J. Processing, characterization, room temperature mechanical properties and fracture behavior of hot extruded multi-scale B4C reinforced 5083 aluminum alloy based composites // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2017. Vol. 27. P. 1233–1247.
7. Akbari M., Shojaeefard M. H., Asadi P., Khalkhali A. Hybrid multi-objective optimization of microstructural and mechanical properties of B₄C/A356 composites fabricated by FSP using TOPSIS and modified NSGA-II // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2017. Vol. 27. P. 2317–2333.
8. Кузнецов С. А., Иванов С. М., Волков А. Е., Терехин П. Н., Чердынцев В. В., Бойков А. А., Горшенков М. В. Анализ эффективности полимерматричных композитов на основе СВМПЭ с рентгенозащитными наполнителями // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 4. URL : http://science-education.ru/ru/article/view?id=9638 (дата обращения: 29.03.2019).
9. Терехин П. Н., Иванов С. М., Волков А. Е., Кузнецов С. А., Чердынцев В. В., Бойков А. А., Горшенков М. В. Радиационно-защитный полимерматричный композит на основе полисульфона // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 4. URL : http://science-education.ru/ru/article/view?id=9692 (дата обращения: 29.03.2019).
10. Бойков А. А., Иванов С. М., Волков А. Е., Кузнецов С. А., Терехин П. Н., Чердынцев В. В., Горшенков М. В. Механические свойства и микроструктура полимерматричного композита на основе СВМПЭ // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 3. URL : http://science-education.ru/ru/article/view?id=9632 (дата обращения: 29.03.2019).
11. Гульбин В. Н., Колпаков Н. С., Поливкин В. В. Радиои радиационно-защитные композиционные материалы с наноструктурными наполнителями // Известия ВолгГТУ. 2014. Т. 10, № 23. C. 43–51.
12. Чердынцев В. В., Горшенков М. В., Данилов В. Д., Калошкин С. Д., Гульбин В. Н. Металломатричные радиационно-защитные композиционные материалы на основе алюминия // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. № 1. С. 14–18.
13. Новиков И. И., Золоторевский В. С., Портной В. К., Белов Н. А., Ливанов Д. В., Медведева С. В., Аксенов А. А., Евсеев Ю. В. Металловедение. Т. 1. — М. : МИСиС, 2014.
14. ГОСТ 9012–59. Металлы. Методы измерения твердости по Бринеллю. — Введ. 01–01–1960.
15. ГОСТ 25.503–97. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие. — Введ. 01–01–1999.
16. Володина П. А. Изучение свойств радиационно-защитного алюмоматричного композиционного материала, армированного бор-вольфрамовыми порошками // 72-е Дни науки МИСиС : сборник тезисов. — М. : МИСиС, 2017.
17. Володина П. А. Изучение свойств радиационно-защитного алюмоматричного композиционного материала, армированного бор-вольфрамовыми порошками // X Международная научно-практическая конференция «EurasiaScience» : сборник статей. — М. : Актуальность.РФ, 2017. С. 44–45.