Influence of Modification of the Surface of a Metal Matrix on the Mechanical Properties of Layered Composites “Aluminum/Carbon Fiber” and Silumin/Carbon Fiber

А. А. Кlopotov; Клопотов А. А.; Yu. F. Ivanov; Иванов Ю. Ф.; А. М. Ustinov; Устинов А. М.; A. D. Teresov; Тересов А. Д.; Yu. A. Abzaev; Абзаев Ю. А.; V. A. Litvinova; Литвинова В. А.

doi:10.31857/S1028096023050084

Influence of Modification of the Surface of a Metal Matrix on the Mechanical Properties of Layered Composites “Aluminum/Carbon Fiber” and Silumin/Carbon Fiber

Authors: Кlopotov А.А.¹, Ivanov Y.F.², Ustinov А.М.¹, Teresov A.D.², Abzaev Y.A.¹, Litvinova V.A.¹
Affiliations:
1. Tomsk State University of Architecture and Building
2. Institute of High Current Electronics SB RAS
Issue: No 5 (2023)
Pages: 23-31
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/1028-0960/article/view/137750
DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023050084
EDN: https://elibrary.ru/KUECVS
ID: 137750

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The paper presents the results of a study of the effect of irradiation of the surface of a hypoeutectic silumin with a pulsed electron beam on the mechanical properties of the material. Silumin grade AK5M2 (Al–(4.0–6.0)Si–1.3Fe–0.5Mn–0.5Ni–0.2Ti–2.3Cu–0.8Mg–1.5Zn) was used as the research material. To carry out uniaxial tensile deformation, two-sided proportional samples with heads were made. The results of studying the evolution of deformation fields of layered composites silumin/CFRP for uniaxial tension based on irradiated silumin are also presented. The carbon fiber is made of a filler – carbon unidirectional fabric FibARM Tape-230 – and a binder – a two-component epoxy compound FibARM Resin 530. The fracture surface of the samples was studied using scanning electron microscopy techniques. The dependences of the maximum and minimum values of strains in the localizers on the sample surface on the averaged strains over the working area of the sample are plotted. An increase (relative to silumin in the initial state) in the strength and plastic properties of both samples of irradiated silumin and of the silumin/CFRP composite was determined. A sawtooth character of the deformation curve of uniaxial tension of the composite material silumin/carbon fiber with a pre-irradiated surface of the silumin plate is revealed.

Keywords

irradiated surface, deformation, electron beam, silumin/CFRP, hypoeutectic silumin.

References

Ochiai S., Hojo M., Schulte K., Fiedler B. // Composites A. 2001. V. 32. P. 749.
Псахье С.Г., Шилько Е.В., Астафуров С.В. // Письма в ЖТФ, 2004. Т. 30. Вып. 6. С. 45.
Гусев А.И., Ремпель А.А. Нанокристаллические материалы. М.: Физмат-Лит, 2004. 224 с.
Колобов Ю.Р., Валиев Р.З., Грабовецкая Г.П. и др. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов. Новосибирск: Наука, 2001. 232 с.
Шилько Е.В., Астафуров СВ., Псахъе С.Г. // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. № спец. 2. С. 269.
Кочаряп Г.Г., Спивак А.А. Динамика деформирования блочных массивов горных пород. М.: ИКЦ Академкнига, 2003. 423 с.
Копаница Н.О., Устинов A.M., Тришкина Л.И., Клопотов А.А., Абзаев Ю.А., Потекаев А.И. // Деформация и разрушение. 2018. № 7. С. 38.
Colombi P., Bassetti A., Nussbaumer A. // Theor. Appl. Fracture Mechanics. 2003. V. 39. P. 61.
Kim Y.J., LaBere J., Yoshitake I. // Composites B. 2013. V. 51. P. 233. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.03.026
Kałuża M., Hulimka J. // Procedia Engineering. 2017. V. 172. P. 489.
Heshmati M., Haghani R., Al-Emrani M. // Composites B. 2017. V. 119. P. 153.
Aljabar N.J., Zhao X.L., Mahaidi R.Al., Ghafoori E., Motavalli M., Powers N. // Composite Structures. 2016. V. 152. P. 295.
Ivanov Yu.F., Zaguliaev D.V., Glezer A.M., Gromov V.E., Abaturova A.A., Leonov A.A., Semin A.P., Sundeev R.V. // Mater. Lett. 2020. V. 275. P. 128105.
Иванов Ю.Ф., Ереско С.П., Клопотов А.А. и др. Исследование влияния облучения электронным пучком на механические свойства при растяжении алюминия марки А7 и слоистого композита алюминий/углепластик. // Материалы XXIV Междунар. научно-практ. конф. Решетневские чтения. Красноярск. 2020. С. 414.
Лотков А.И., Псахье С.Г., Князева А.Г., Ляхов Н.З. Наноинженерия поверхности. Формирование неравновесных состояний в поверхностных слоях материалов методами электронно-ионно-плазменных технологий. Новосибирск: СОРАН. 2008. 276 с.
Grigor'ev S.V., Devyatkov V.N., Koval N.N. et al. // Techn. Phys. Lett. 2010. № 2. Iss. 36. P. 158.
Копаница Н.О., Устинов A.M., Тришкина Л.И., Клопотов А.А., Абзаев Ю.А., Потекаев А.И. // Деформация и разрушение. 2018. № 7. С. 38.
Sutton M.A., Orteu J.J., Schreier H. Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements. University of South Carolina, Columbia, SC, USA, 2009. 364 p.
Третьякова Т.В., Третьяков М.П., Вильдеман В.Э. и др. // Вестник ПГТУ. Механика. 2011. № 2. С. 92.
Устинов А.М., Клопотов А.А., Потекаев А.И. и др. // Известия АлтГУ. Физика. 2019. № 1. Вып. 105. С. 50.
Коваль Н.Н., Иванов Ю.Ф. Электронно-ионно-плазменная модификация поверхности цветных металлов и сплавов. Томск: НТЛ, 2016. 315 с.
Zaguliaev D., Konovalov S., Ivanov Y., Gromov V. // Appl. Surf. Scie. 2019. V. 498. P. 143767. https://www.doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.143767.