Многоцикловая усталость металлокерамического композиционного материала на основе алюминиевого сплава марки 7075-Т1, армированного частицами карбида кремния

Проведено исследование многоцикловой усталости металлокерамического композиционного материала на основе алюминиевого сплава марки 7075-Т1, полученного методом горячей экструзии. Исследование многоцикловой усталости проведено на пяти уровнях заданной амплитуды напряжения при комнатной температуре и на четырех уровнях заданной амплитуды напряжения при повышенной температуре (100°С). Испытаны гладкие образцы корсетного типа с круглым сечением, изготовленные согласно требованиям ГОСТ 25.502–79. Образцы синтезированного материала прошли стадию термообработки, характерной для матричного алюминиевого сплава 7075. Сырьем исходной матрицы композиционного материала являлись частицы сферической формы размером от 5 до 70 мкм, а сырьем армирующего компонента – частицы порошка карбида кремния, которые после продолжительного механического легирования с частицами матрицы приобретают форму гранул от 400 до 600 мкм.

Исследование характеристик усталости позволили сделать вывод, что введение в матричный сплав 7075-Т1 армирующей фазы объемом 20% на основе частиц карбида кремния позволило достигнуть увеличения пределов выносливости на базе 2·107 циклов в 1,3 раза. Повышение температуры испытания (100°С) приводит к снижению предела выносливости на 8%.

Рассмотрено изменение значений прогрессирующей деформации и резонансной частоты в процессе испытаний на многоцикловую усталость при комнатной и повышенной температурах (100°С). При комнатной температуре с повышением долговечности происходит накопление прогрессирующей деформации, при повышенной температуре (100°С) с понижением долговечности на каждом уровне напряжений проявляется более выраженный эффект падения резонансной частоты.

1. Каблов Е. Н. Материалы нового поколения – основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России // Интеллект и технологии. – 2016. – No2 (14) . – С. 16–21.

2. Каблов Е. Н. Тенденции и ориентиры инновационного развития России: сб. науч.-информ. материалов. 3-е изд. – М.: ВИАМ, 2015. – 720 с.

3. Каблов Е. Н., Оспенникова О. Г., Ломберг Б. С., Сидоров В. В. Приоритетные направления развития технологий производства жаропрочных материалов для авиационного двигателестроения // Проблемы черной металлургии и материаловедения. – 2013. – No3. – С. 47–54.

4. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. – 2015. – No1 (34). – С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-13-33.

5. Луценко А. Н., Славин А. В., Ерасов В. С., Хвацкий К. К. Прочностные испытания и исследования авиационных материалов// Авиационные материалы и технологии. – 2017. – NoS. – С. 527– 546. DOI:/10.18577/2071-9140-2017-0-S-527-546.

6. Горбовец М. А., Славин А. В. Доказательство соответствия материала требованиям части 33 авиационных правил // Авиационные материалы и технологии. – 2018. – No3. – С. 89–94. DOI:/10.18577/2071-9140-2018-0-3-89-94.

7. Березовский В. В., Шавнев А. А., Ломов С. Б., Курганова Ю. А. Получение и анализ структуры дисперсноупрочненных композиционных материалов системы Аl–SiC с различным содержанием армирующей фазы // Авиационные материалы и технологии. – 2014. – NoS6. – С. 17–23. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s6-17-23.

8. Г р а щ е н к о в Д. В. Стратегия развития неметаллических материалов, металлических композиционных материалов и теплозащиты // Авиационные материалы и технологии. – 2017. – NoS. – С. 264–271. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-264-271.

9. Каблов Е. Н., Щетанов Б. В., Гращенков Д. В., Шавнев А. А., Няфкин А. Н. Металломатричные композиционные материалы на основе Al–SiC // Авиационные материалы и технологии. – 2012. – NoS. – С. 373–380.

10. Kablov E. N., Grashchenkov D. V., Shchetanov B. V., Shavnev A. A. AlSiC-based metal matrix composites for power electronic devices. // Composites: Mechanics, Computations, Applications. – 2013. – V.4, N.1. . – P. 65–74.

11. Polmear I. J. Light Alloys: Metallurgy of the Light Metals. – John Wiley & Sons, Australia, 1995. – 235 p

12. Cottu J.-P., Couderc J.-J., Viguier B., Bernard L. Influence of SiC reinforcement on precipitation and hardening of a metal matrix composite // Journal of Materials Science. – 1992. – V. 27, N 11. – P. 3068–3074.

13. Беляев М. С., Горбовец М. А., Рыжков П. В. Сопротивление усталости жаропрочных никелевых сплавов, полученных селективным лазерным сплавлением // Авиационные материалы и технологии. – 2016. – No3(52). DOI: doi.org/ 10.18577/2071-9140-2018-0-3-50-55.

14. Горбовец М. А., Ходинев И. А., Рыжков П. В. Оборудование для проведения испытаний на малоцикловую усталость при «жестком» цикле нагружения. // Труды ВИАМ: электрон. науч.технич. журн. – 2018. – No 9. – Ст. 6. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 10.02.2020). dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2018-0-9-51-60, УДК 620.178.35

15. Степнов М. Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний. – М.: Машиностроение, 1985. – 232 с.

16. Туркова В. А. Инкрементальный анализ двухосного нагружения пластины с круговым отверстием: приспособляемость, знакопеременная пластичность и рэтчеттинг // Вестник СамГУ. – 2015. – No 3(125).

17. Ерасов В. С., Нужный Г. А., Гриневич А. В., Терехин А. Л. Трещиностойкость авиационных материалов в процессе испытаний на усталость. // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. – 2013. – No 10. Ст. 6. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 10.02.2020). УДК 629.7.018.4