- Код статьи
- S30345715S0235010625050097-1
- DOI
- 10.7868/S3034571525050097
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 5
- Страницы
- 522-536
- Аннотация
- Алюминий-графеновый композиционный материал был получен при прямом химическом взаимодействии карбида бора с расплавленной матрицей из алюминиевого сплава АМц, содержащего 1.22 мас.% марганца (аналога сплава АА 3003), в среде расплавленных галогенидов щелочных металлов. Исходный сплав состоит из основы – алюминия, с образованием в нем минорных интерметаллидных фаз MnAl. При этом в алюминий-графеновом композите, помимо главной фазы – алюминия, методом рентгеновской дифракции доказано дополнительное образование двойного карбида алюминия-марганца состава AlMnС. Образование карбидной фазы в алюминии и его сплавах, ранее изученных, не наблюдалось. Показано, что введение пленок трехслойного графена с линейными размерами до 50 мкм в содержаниях до 0.055 мас.% снижает температуру начала плавления с 657.6°C для сплава АМц до 648°C для алюминий-графенового композита и приводит к появлению дополнительного небольшого пика при 650.1°C, что может быть связано с окислением графена. Исходный сплав АМц в токе воздуха увеличивает массу при нагреве до 700°C на 0.16%, а алюминий-графеновый композит на 0.14%, что говорит о более значительном окислении исходного сплава по сравнению с алюминий-графеновым композиционным материалом. Исследовано влияние введения графена в металлическую матрицу на термические свойства композита, в том числе в условиях термоциклирования – трехкратного нагрева до 750°C и охлаждения до 300°C в среде воздуха. Показано, что введение графена в содержаниях до 0.04 мас.% не изменяет массу композита при термоциклировании, так же как и исходного сплава АМц, в то время как повышение содержания графена до 0.05 мас.% приводит к увеличению массы композита. Следовательно, композиционный материал АМц-графен c содержанием графена до 0.04 мас.%, обладающий более высокими механическими свойствами по сравнению со сплавом АМц, может быть успешно использован в качестве пластин теплообменников и радиаторов, так как он не подвержен оксидированию при термоциклировании.
- Ключевые слова
- алюминий алюмомарганцевый сплав АМц расплавленные соли графен термические свойства циклическая термостабильность
- Дата публикации
- 01.05.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 16
Библиография
- 1. Dutkiewicz J., Ozga P., Maziarz W., et al. Microstructure and properties of bulk copper matrix composites strengthened with various kinds of graphene nanoplatelets // Materials Science & Engineering. 2015. A628. P. 124–134.
- 2. Ahmad S.I., Hamoudi H., Abdala A., et al. Graphene-reinforced bulk metal matrix composites: synthesis, microstructure, and properties // Reviews on advanced materials science.2020. 59. P. 67–114.
- 3. Chen F., Gupta N., Behera R.K., Rohatgi P.K. Graphene-reinforced aluminum matrix com- posites: a review of synthesis methods and properties // The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society. 2018. 70. P.837–845.
- 4. Yolshina L.A., Muradymov R.V., Korsun I.V., et al. Novel aluminum–graphene and aluminum– graphite metallic composite materials: synthesis and properties // Journal of Alloys and Compounds. 2016. 663. P. 449–459.
- 5. Brodova I.G., Yolshina L.A., Rasposienko D.Yu., Muradymov R.V., Shirinkina I.G., Razoren- ov S.V., Petrova A.N., Shorokhov E.V. Structure formation and physical-mechanical proper- ties of Al-Mg alloy with microadditions of graphene // Letters on Materials. 2022. 12. № 4. P. 269–275.
- 6. Lava Kumar P., Lombardi A., Byczynski G., et al. Recent advances in aluminium matrix com- posites reinforced with graphene-based nanomaterial: A critical review // Progress in Materials Science. 2022. 128. 100948.
- 7. Amosov A.P., Luts A.R., Rybakov A.D., Latukhin Ye.I. Application of various powder forms of carbon for reinforcement of aluminum matrix composite materials with carbon and titanium carbide. Review // Proceedings of Higher Education Institutions, Non-Ferrous Metallurgy. 2020. 4. P. 44–64. [In Russian]
- 8. Singh A.K., Soni S., Rana R.S. A Critical Review on Synthesis of aluminum metallic composites through stir casting: challenges and opportunities // Advanced Engineering Materials. 2020. 22. 2000322.
- 9. Sánchez de la Muela A.M., Duarte J., Santos Baptista J., et al. Stir Casting Routes for Processing Metal Matrix Syntactic Foams: A Scoping Review // Processes. 2022. 10. 478.
- 10. Elshina L.A., Muradymov R.V. Patent 2623410 Russian Federation, IPC C01B 32/184, B82B 3/00, B82Y 30/00. Method of the synthesis of metal-graphene nanocomposites. № 2015130107; stated 20.07.2015, published 26.06.2017 bulletin № 18. [In Russian]
- 11. Brodova I., Yolshina L., Razorenov S., et al. Effect of grain size on the properties of aluminum matrix composites with graphene // Metals. 2022. 12. 1054.
- 12. Filippov M.A., Baraz V.R., Gervasyev M.A. Methodology for the selection of Metal alloys and strengthening technologies in Mechanical Engeeniring. Textbook in 2 volumes. Vol. 2. Non-ferrous Metals and Alloys. Yekaterinburg: Ural University Publishing House. 2013. [In Russian]
- 13. Wenhui Zheng, Chengyuan Ni, Chengdong Xia, Shaohui Deng, Xiaoying Jiang, Wei Xu. High-Temperature Mechanical Properties and Microstructure of Ultrathin 3003mod Aluminum Alloy Fins. Metals. 2024. 14. №2. 14020142.
- 14. Lazar C., Istrate D., Odagiu O.P., Demian A.M., Buzatu A.D., Ghiban B. Evaluation of mechanical characteristics of 3003 aluminum alloy plated sheets. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 2022. 1262. 012022
- 15. Petrova A.N., Rasposienko D.Y., Brodova I.G., Yolshina L.A., Muradymov R.V., Markin A.A., Marchenkov V.V., Fominykh B.M. Structure and Electrical Properties of AlFe Matrix Compos- ites with Graphene // Applied Sciences. 2023. 13. 10501.
- 16. Yolshina L.A., Vovkotrub E.G., Shatunova A.A., Pryakhina V.I. Raman spectroscopy study of graphene formed by “in situ” chemical interaction of an organic precursor with a molten alu- minium matrix // Journal of Raman Spectroscopy. 2020. 51. № 2. P. 221–231.
- 17. Malard L.M. Raman spectroscopy in graphene / L.M. Malard, M.A. Pimenta, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus // Physics Reports. 2009. 473. P. 51–87.
- 18. Ferrari A.C., Meyer J.C., Scardaci V., et al. Raman spectrum of graphene and graphene layers // Physical Review Letters. 2006. 97. № 18. 187401.
