CARBON SHAPE TYPE AND HEAT TREATMENT EFFECT ON THE STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF THE CARBIDE PHASE IN THE COMPOSITE MATERIAL AL-5%CU-10%TIC OBTAINED BY THE SHS METHOD

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper presents the analysis of carbon shape type effect (carbon black and multilayer carbon nanotubes) on the morphology and distribution of the titanium carbide phase in the composition of a composite material obtained by self-propagating high-temperature synthesis Al-5%Cu-10%TiC, further subjected to heat treatment as thermohardening and artificial ageing. It is shown that both carbon modifications make it possible to synthesize a highly dispersed carbide phase with dimensions up to 800 nm from its inception. However, during the subsequent heat treatment of samples obtained on the basis of a charge with nanotubes, a decrease in the dispersion of titanium carbide particles to 2 microns and an increase in their degree of agglomeration is observed, resulting in a decrease in the hardening effect of ageing. Based on the analysis of the mechanism of carbide formation, it is suggested that as a result of high-speed capillary spreading of titanium over the surface of carbon particles within synthesis, the formed particles inherit the geometry of the original carbon shape. In this regard, when using carbon black, the synthesis of rounded titanium carbide particles is advantageous, and in the case of nanotubes it is cylindrical particles that make the better of. Differences in morphology, in turn, determine the varying degree of self-diffusion during subsequent heating, which contributes to more significant changes in the dispersion and distribution of the carbide phase in samples synthesized on the basis of nanotubes. The obtained results lead to a conclusion that the type of carbon shape has a significant effect on the structural characteristics of the carbide phase and give reason to recommend the use of carbon black, which is characterized by a lower cost.

About the authors

Al'fiya Rasimovna Luc

Samara State Technical University

Email: alya_luts@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7889-9931
Department of Metallurgy, powder metallurgy, nanomaterials, docent, candidate of technical sciences

References

  1. Kar A., Sharma A., Kumar S. A Critical Review on Recent Advancements in Aluminium-Based Metal Matrix Composites // Crystals, 2024. 14. Р. 412. doi: 10.3390/cryst14050412
  2. Das B., Roy S., Rai R.N., Saha S.C. Studies on effect of cutting parameters on surface of Al-Cu-TiC MMCs: An Artificial Neural Network Approach // Procedia Computer Science, 2015. Vol. 45. P. 745–752. doi: 10.1016/j.procs.2015.03.145
  3. Amosov A.P., Luts A.R., Latukhin E.I., Rybakov A.D., Novikov V.A., Shipilov S.I. Effect of alloying on the structure and properties of particle reinforced aluminum matrix composites Al/TiC produced by SHS in aluminum melt // Journal of Physics: Conference Series, 2018. 1115. 042002. doi: 10.1088/1742-6596/1115/4/042002
  4. Левашов Е.А., Рогачев А.С., Юхвид В.И., Боровинская И.П. Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза: М.: Издательство «БИНОМ», 1999. 176 с.
  5. Cochepin B., Gauthier V., Vrel D., Dubois S. Crystal growth of TiC grains during SHS reactions // Journal of Crystal Growth, 2007. 304 (2). P. 481–486. doi: 10.1016/j.jcrysgro.2007.02.018
  6. Амосов А.П., Луц А.Р., Латухин Е.И., Ермошкин А.А. Применение процессов СВС для получения in-situ алюмоматричных композиционных материалов, дискретно армированных наноразмерными керамическими частицами: обзор // Изв. Вузов. Цветная металлургия, 2016. №1. С. 39–49
  7. Амосов А.П., Луц А.Р., Рыбаков А.Д., Латухин Е.И. Применение различных порошковых форм углерода для армирования алюмоматричных композиционных материалов углеродом и карбидом титана // Обзор. Известия вузов. Цветная металлургия, 2020. № 4. С. 44–64.
  8. Tian W.S., Zhao Q.L., Zhao C.J., Qiu F., Jiang Q.C. The Dry Sliding Wear Properties of Nano-Sized TiCp /Al-Cu Composites at Elevated Temperatures // Materials, 2017. 10. Р. 939. doi: 10.3390/ma10080939
  9. ТУ 2166-001-02069289-2007. Материал углеродный наноструктурный «ТАУНИТ». Технические условия. Введ. с 01.04.2008. Тамбов: Тамбовский ИТЦ машиностроения, 01.04.2008. 21 с.
  10. Prusov E.S., Shabaldin I.V., Deev V.B. Quantitative characterization of the microstructure of in situ aluminum matrix composites // Journal of Physics: Conference Series, 2021. 2131 (4). P. 042040. doi: 10.1088/1742-6596/2131/4/042040
  11. Левашов Е.А., Рогачев А.С., Курбаткина В.В., Максимов Ю.М., Юхвид В.И. Перспективные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: Дом МИСиС, 2011. 377 с.
  12. Rybakov A.D., Luts A.R., Latukhin E.I., Amosov A.P. Carbon form influence on combustion synthesis of titanium carbide // AIP Conference Proceedings, 2020. 2304. 020030. doi: 10.1063/5.0034549.
  13. Колокольцев С.Н. Углеродные материалы. Свойства, технологии, применения. Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2012. 296 c.
  14. Физические явления в ультрадисперсных средах / И.Д. Морохов, Л.И. Трусов, В.Н. Лаповник. М.: Энергоатомиздат, 1984. 224 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».