RU2456361C1 - Metal-matrix composite - Google Patents
Metal-matrix composite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456361C1 RU2456361C1 RU2011100118/02A RU2011100118A RU2456361C1 RU 2456361 C1 RU2456361 C1 RU 2456361C1 RU 2011100118/02 A RU2011100118/02 A RU 2011100118/02A RU 2011100118 A RU2011100118 A RU 2011100118A RU 2456361 C1 RU2456361 C1 RU 2456361C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix
- composite
- aluminum
- nanoparticles
- nanodiamonds
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нанотехнологии, а именно к композиционным материалам с алюминиевой матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами (наноалмазами).The invention relates to the field of nanotechnology, namely to composite materials with an aluminum matrix and nanoscale reinforcing particles (nanodiamonds).
Известен металломатричный композит, включающий алюминиевую матрицу и упрочняющие частицы, получаемый замешиванием упрочняющих частиц в расплавленом металле (Modling O.T. and Grong О. Processing and Properties of Particle Reinforced Al-SiC MMCs. "Key Engineering Materials", Vols.104-107 (1995), pp.329-354). Однако такой металломатричный композит не может содержать упрочняющие частицы малых размеров.A metal matrix composite is known comprising an aluminum matrix and reinforcing particles obtained by mixing the reinforcing particles in a molten metal (Modling OT and Grong O. Processing and Properties of Particle Reinforced Al-SiC MMCs. "Key Engineering Materials", Vols.104-107 (1995) , pp. 339-354). However, such a metal matrix composite cannot contain reinforcing particles of small sizes.
Наиболее близким техническим решением является металломатричный композит, содержащий матрицу из алюминия или алюминиевого сплава и упрочняющие частицы, которые являлись исходным компонентом для получения композита методом механического легирования (Popov, V.A. MMC Production Method Using Dynamic Consolidation of Mechanically Alloyed Aluminum and Silicon Carbide Powders. /V.A.Popov, A.Aksenov, V.V.Ivanov, D.R.Lesuer. Proceedings of the 8 International Conference on Aluminum Alloys (ICAA8), held in Cambridge, UK, July 2-5, 2002./ Materials Science Forum. - Vol.396-402. - P.289-294). Однако упрочняющие частицы имеют большой размер и это не приводит к максимально возможному уровню механических свойств и не позволяет получить детали с низкой шероховатостью.The closest technical solution is a metal-matrix composite containing a matrix of aluminum or aluminum alloy and reinforcing particles, which were the initial component for producing the composite by mechanical alloying (Popov, VA MMC Production Method Using Dynamic Consolidation of Mechanically Alloyed Aluminum and Silicon Carbide Powders. / VA Popov, A.Aksenov, VVIvanov, DRLesuer. Proceedings of the 8 International Conference on Aluminum Alloys (ICAA8), held in Cambridge, UK, July 2-5, 2002./ Materials Science Forum. - Vol.396-402. - P.289-294). However, the reinforcing particles are large and this does not lead to the highest possible level of mechanical properties and does not allow to obtain parts with low roughness.
Задачей изобретения является повышение прочостных характеристик и обеспечение возможности получения деталей с низкой шероховатостью поверхности, что может быть достигнуто при применении упрочняющих частиц с размером менее 10 нм. В данном техническом решении предлагается применить в качестве упрочняющих частиц наноалмазы, размер которых составляет 4-6 нм. В изобретении применен установленный (обнаруженный) эффект повышенного окисления металлов (в данном случае алюминия) при наличии на поверхности значительного количества неагломерированных наночастиц (в данном случае наноалмазных частиц).The objective of the invention is to increase the strength characteristics and providing the possibility of obtaining parts with low surface roughness, which can be achieved by using reinforcing particles with a size of less than 10 nm. In this technical solution, it is proposed to use nanodiamonds with a size of 4-6 nm as strengthening particles. The invention applies the established (detected) effect of increased oxidation of metals (in this case, aluminum) in the presence of a significant amount of non-agglomerated nanoparticles (in this case, nanodiamond particles) on the surface.
Поставленная задача достигается тем, что в металломатричном композите, содержащем матрицу из алюминия или алюминиевого сплава и упрочняющие частицы, которые являлись исходным компонентом для получения композита методом механического легирования, в качестве упрочняющих частиц, которые являлись исходным компонентом, композит содержит наноалмазы в количестве 1-30 объемных процентов, внедренные в матрицу в течение 0,2-5 часов механического легирования, и дополнительно в композите содержатся наночастицы оксида алюминия, образующиеся в процессе изготовления композита, в количестве, не превышающем 10 объемных процентов.The problem is achieved in that in a metal matrix composite containing a matrix of aluminum or aluminum alloy and hardening particles, which were the starting component for producing the composite by mechanical alloying, as hardening particles, which were the starting component, the composite contains nanodiamonds in an amount of 1-30 volume percent, embedded in the matrix within 0.2-5 hours of mechanical alloying, and additionally, the composite contains aluminum oxide nanoparticles formed in percent sse manufacturing composite in an amount not exceeding 10 volume percent.
Поставленная задача может достигаться также тем, что в металломатричном композите упрочняющими частицами являются алмазные наночастицы, предварительно подвергнутые термической обработке в течение 0,2-10 часов в вакууме или инертном газе.The task can also be achieved by the fact that in the metal matrix composite, the reinforcing particles are diamond nanoparticles, previously subjected to heat treatment for 0.2-10 hours in vacuum or inert gas.
Поставленная задача может достигаться также тем, что в металломатричном композите содержатся алмазные наночастицы, предварительно подвергнутые термической обработке при температуре от 200 до 990°C.The task can also be achieved by the fact that the metal matrix composite contains diamond nanoparticles, previously subjected to heat treatment at a temperature of from 200 to 990 ° C.
Поставленная задача может достигаться также тем, что в металломатричном композите содержатся алмазные наночастицы, предварительно подвергнутые термической обработке при температуре от 990 до 1300°C.The task can also be achieved by the fact that the metal matrix composite contains diamond nanoparticles, previously subjected to heat treatment at a temperature of from 990 to 1300 ° C.
Металломатричный композит, содержащий матрицу из алюминия или алюминиевого сплава и упрочняющие частицы, которые являлись исходным компонентом для получения композита методом механического легирования, в качестве упрочняющих частиц, которые являлись исходным компонентом, композит содержит наноалмазы в количестве 1-30 объемных процентов, внедренные в матрицу в течение 0,2-5 часов механического легирования, и дополнительно композит содержит наночастицы оксида алюминия, образующиеся в процессе изготовления композита, в количестве, не превышающем 10 объемных процентов. Данное техническое решение предложено после того, как был обнаружен эффект повышенного окисления металлов при контакте с кислородом при наличии на его поверхности значительного количества неагломерированных наночастиц. Наночастицы всегда агломерируются, то есть объединяются в прочные агломераты. У наноалмазов детонационного синтеза различают первичные и вторичные агломераты, размеры которых могут достигать 0,5-1 мм. При таких размерах частицы не влияют на процессы окисления, то есть повышенного окисления не обнаруживается. Механическое легирование позволяет осуществить раздробление агломератов вплоть до единичных наночастиц. Следует заметить, что алюминиевая поверхность при контакте с кислородом сразу пассивируется образованием слоя оксида алюминия. Наличие на поверхности алюминия значительного количества неагломерированных наночастиц приводит к увеличению слоя оксида алюминия, при этом оксиды образуют также наночастицы. Этот факт был подтвержден сканирующей электронной микроскопией. Из литературы известно, что частицы оксида алюминия могут выступать эффективными упрочняющими частицами. Ранее проводились исследования о возможности применения алмазных частиц в качестве упрочняющих частиц для алюминиевой матрицы, которые не дали положительных результатов, так как эти исследования проводились с применением традиционных технологических схем порошковой металлургии, то есть простое смешение и спекание. Предлагаемый композит получают методом механического легирования, в этом случае с контактной поверхности между упрочняющей частицей и матрицей удаляются все посторонние соединения и т.п., что и позволяет добиваться повышенной прочности. При этом агломераты наночастиц полностью разбиваются и в композите (и, следовательно, на его поверхности, то есть на поверхности деталей и изделий из такого композита) наноалмазные упрочняющие частицы находятся в неагломерированном состоянии, то есть их размер составляет 4-6 нм. А это позволяет получать шероховатость поверхности чрезвычайно малую (в случае применения крупных упрочняющих частиц шероховатость нельза получить малую, так как упрочняющие частицы, выходя на поверхность композита, ее повышают).A metal-matrix composite containing a matrix of aluminum or an aluminum alloy and reinforcing particles, which were the initial component for producing the composite by mechanical alloying, as reinforcing particles, which were the initial component, the composite contains nanodiamonds in an amount of 1-30 volume percent embedded in the matrix in within 0.2-5 hours of mechanical alloying, and in addition, the composite contains aluminum oxide nanoparticles formed during the composite manufacturing process in an amount not exceeding yshayuschem 10 percent by volume. This technical solution was proposed after the effect of increased oxidation of metals upon contact with oxygen was detected in the presence of a significant amount of non-agglomerated nanoparticles on its surface. Nanoparticles are always agglomerated, that is, combined into strong agglomerates. In detonation synthesis nanodiamonds, primary and secondary agglomerates are distinguished, the sizes of which can reach 0.5-1 mm. At these sizes, particles do not affect the oxidation processes, that is, increased oxidation is not detected. Mechanical alloying allows fragmentation of agglomerates up to single nanoparticles. It should be noted that the aluminum surface in contact with oxygen is immediately passivated by the formation of a layer of aluminum oxide. The presence on the aluminum surface of a significant amount of non-agglomerated nanoparticles leads to an increase in the alumina layer, while the oxides also form nanoparticles. This fact was confirmed by scanning electron microscopy. It is known from the literature that alumina particles can be effective reinforcing particles. Earlier studies were conducted on the possibility of using diamond particles as reinforcing particles for an aluminum matrix, which did not give positive results, since these studies were carried out using traditional technological schemes of powder metallurgy, that is, simple mixing and sintering. The proposed composite is obtained by mechanical alloying, in this case, all extraneous compounds, etc., are removed from the contact surface between the reinforcing particle and the matrix, which makes it possible to achieve increased strength. In this case, the agglomerates of nanoparticles are completely broken and in the composite (and, therefore, on its surface, that is, on the surface of parts and products from such a composite), nanodiamond strengthening particles are in an unagglomerated state, i.e., their size is 4-6 nm. And this makes it possible to obtain an extremely small surface roughness (in the case of using large reinforcing particles, the roughness cannot be obtained as small, since the strengthening particles, going to the surface of the composite, increase it).
Экспериментально получено, что при содержании наноалмазных упрочняющих частиц 10% (объемных) (при этом содержание наночастиц оксида алюминия составляло 8%) в матрице из алюминиевого сплава АК7 предел прочности при сжатии составлял 770 МПа. Это говорит о высокой эффективности применения наноалмазов в качестве упрочняющих частиц.It was experimentally obtained that when the content of nanodiamond strengthening particles was 10% (volumetric) (the content of alumina nanoparticles was 8%) in the matrix of AK7 aluminum alloy, the compressive strength was 770 MPa. This indicates the high efficiency of the use of nanodiamonds as strengthening particles.
Содержание наноалмазов в алюминиевой матрице должно состалять 1-30% (объемных). При содержании менее 1% эффективность их применения практически отсутствует. При увеличении более 30% эффективность применения наноалмазов в алюминиевой матрице падает по нескольким причинам. Так, при увеличении содержания наноалмазов более 30% чрезвычайно затруднено внедрение наноалмазов в матрицу. Некоторая часть наноалмазов остается на поверхности гранул, что в дальнейшем препятствует консолидации гранул в объемный матреиал или приводит к резкому снижению прочности. С другой стороны, повышенное количество наноалмазов требует увеличения времени обработки более 5 часов, а в этом случае начинаются процессы образования карбида алюминия, что также приводит к снижению прочности композита.The content of nanodiamonds in the aluminum matrix should be 1-30% (volume). With a content of less than 1%, the effectiveness of their use is practically absent. With an increase of more than 30%, the efficiency of the use of nanodiamonds in an aluminum matrix decreases for several reasons. So, with an increase in the content of nanodiamonds more than 30%, the introduction of nanodiamonds into the matrix is extremely difficult. Some of the nanodiamonds remain on the surface of the granules, which further prevents the consolidation of the granules into bulk material or leads to a sharp decrease in strength. On the other hand, an increased number of nanodiamonds requires an increase in processing time of more than 5 hours, and in this case, the formation of aluminum carbide begins, which also leads to a decrease in the strength of the composite.
Гранулы композита должны получать механическим легированием в течение 0,2-5 часов. Если механическое легирование будет осуществлено менее 0,2 часов, то наноалмазные частицы не внедрятся в матрицу и не произойдет полного разбиенмя агломератов, что приведет к снижению механических характеристик. Механическое легирование более 5 часов приводит к образованию карбида алюминия, что приводит к снижению прочностных характеристик.Granules of the composite should be obtained by mechanical alloying within 0.2-5 hours. If mechanical alloying is carried out for less than 0.2 hours, then nanodiamond particles will not penetrate into the matrix and complete agglomerate decomposition will not occur, which will lead to a decrease in mechanical characteristics. Mechanical alloying for more than 5 hours leads to the formation of aluminum carbide, which leads to a decrease in strength characteristics.
Композит содержит наночастицы оксида алюминия, образующиеся в процессе изготовления композита, в количестве, не превышающем 10 объемных процента. Уже указывалось, что предложение основывается на обнаруженном эффекте повышенного окисления при контакте с кислородом поверхности композита, на которой находятся неагломерированные наночастицы. Если обеспечить условия, при которых оксида алюминия образуется более 10%, то это приведет к снижению механических свойств, так как увеличится доля контакта «наноламаз - оксид алюминия». Нижний предел может находится около 0, но такие малые доли обеспечить чрезвычайто дорого. Просто и недорого обеспечить нижний уровень около 0,5%.The composite contains aluminum oxide nanoparticles formed during the manufacturing process of the composite in an amount not exceeding 10 volume percent. It has already been pointed out that the proposal is based on the discovered effect of increased oxidation upon contact with oxygen of the surface of the composite on which the non-agglomerated nanoparticles are located. If we ensure the conditions under which alumina is formed more than 10%, then this will lead to a decrease in mechanical properties, since the proportion of the contact "nanolamase - alumina" will increase. The lower limit may be around 0, but such small fractions are extremely expensive to provide. It is simple and inexpensive to provide a lower level of about 0.5%.
Возможно, что в металломатричном композите упрочняющими частицами являются алмазные наночастицы, предварительно подвергнутые термической обработке в течение 0,2-10 часов в вакууме или инертном газе. Отличительной особенностью наноалмазов является наличие на поверхности наночастиц различных функциональных групп (гидроксильных, карбонильных и др.). Во время отжига в температурном интервале от 200 до 990°C эти функциональные группы разлагаются, что в последующем облегчает достижение бездефектного контакта с алюминиевой матрицей. При этом не происходит трансформации наноалмазов в луковичнообразные графитообразные углеродные наночастицы. Обработка в течение времени менее чем 0,2 часа не приведет к полному разложению этих групп, а время обработки более чем 10 часов не приведет к дальнейшему изменению поверхностных слоев. Атмосфера отжига должна быть безокислительной, иначе материал может сгореть. Возможно проводить отжиг в водороде при температурах до 500°C, что позволит заместить функциональные группы на водород, что значительно снизит количество «инородного» материала на поверхности наночастиц.It is possible that in the metal matrix composite, the reinforcing particles are diamond nanoparticles preliminarily subjected to heat treatment for 0.2-10 hours in a vacuum or inert gas. A distinctive feature of nanodiamonds is the presence on the surface of nanoparticles of various functional groups (hydroxyl, carbonyl, etc.). During annealing in the temperature range from 200 to 990 ° C, these functional groups decompose, which subsequently facilitates the achievement of defect-free contact with the aluminum matrix. In this case, there is no transformation of nanodiamonds into onion-like graphite carbon nanoparticles. Processing for a time of less than 0.2 hours will not lead to a complete decomposition of these groups, and processing time of more than 10 hours will not lead to a further change in the surface layers. The annealing atmosphere must be non-oxidizing, otherwise the material may burn out. It is possible to conduct annealing in hydrogen at temperatures up to 500 ° C, which will replace the functional groups with hydrogen, which will significantly reduce the amount of “foreign” material on the surface of the nanoparticles.
Отжиг в температурном интервале 990-1300°C приведет к частичной графитизации наноалмазов. То есть механическое легирование приведет к формированию комбинации «алюминиевая матрица + наноалмаз + оксид алюминия + графит (или аморфный углерод)».Annealing in the temperature range of 990–1300 ° C leads to partial graphitization of nanodiamonds. That is, mechanical alloying will lead to the formation of the combination "aluminum matrix + nanodiamond + alumina + graphite (or amorphous carbon)."
При этом возможно замещение контакта «алюминий - алмаз» на контакт «алюминий - графит». Из литературы известно, что такая комбинация обладает высокими прочностными характеристиками.In this case, the aluminum – diamond contact can be replaced by the aluminum – graphite contact. From the literature it is known that such a combination has high strength characteristics.
Эффект повышенного окисления наблюдается при наличии на поверхности композита отдельно лежащих наночастиц (в данном случае наноалмазных частиц) при наличии кислорода в окружающей атмосфере. То есть для того, чтобы оксиды появились, необходимо осуществить допуск кислорода к поверхности композита в тот момент, когда на его поверхности уже нет агломератов наночастиц, а только отдельно лежащие наночастицы. Это можно сделать в последние минуты механического легирования, или в процессе извлечения гранул из планетарной мельницы, или в процессе подпрессовки.The effect of increased oxidation is observed in the presence of separately lying nanoparticles (in this case, nanodiamond particles) on the surface of the composite in the presence of oxygen in the surrounding atmosphere. That is, in order for the oxides to appear, it is necessary to admit oxygen to the composite surface at the moment when there are no more nanoparticle agglomerates on its surface, but only separately lying nanoparticles. This can be done in the last minutes of mechanical alloying, or in the process of extracting granules from a planetary mill, or in the process of prepressing.
Достижение задачи изобретения подтверждается следующими примерами.The achievement of the objectives of the invention is confirmed by the following examples.
Пример 1Example 1
Композиционный материал «алюминиевый сплав АК7 + 1% наноалмазов» был получен с применением метода механического легирования в атмосфере аргона. Механическое легирование осуществляли в планетарной мельнице в течение 0,2 часа. Образованные при механическом легировании в аргоне гранулы переместили на воздухе в форму для прессования и осуществили холодную подпрессовку. Затем осуществили нагрев и горячую экструзию. Полученный материал подвергли исследованию, которое показало наличие наноалмазов, полное отсутствие карбида алюминия и наличие оксида алюминия в пределах 1%. Из полученного материала изготовили 3 образца на сжатие и провели испытание, которое показало, что предел прочности достиг 450 МПа. Агломераты наноалмазов были полностью разрушены и на поверхности деталей из композита включения упрочняющих частиц обнаружено не было, что позволило осуществить полировку.The composite material “aluminum alloy AK7 + 1% nanodiamonds” was obtained using the method of mechanical alloying in an argon atmosphere. Mechanical alloying was carried out in a planetary mill for 0.2 hours. The granules formed by mechanical alloying in argon were transferred in air to a compression mold and cold pressed. Then carried out heating and hot extrusion. The resulting material was subjected to a study that showed the presence of nanodiamonds, the complete absence of aluminum carbide and the presence of alumina within 1%. 3 compression samples were made from the obtained material and a test was carried out, which showed that the tensile strength reached 450 MPa. Agglomerates of nanodiamonds were completely destroyed and no strengthening particles were found on the surface of the parts from the composite, which allowed polishing.
Пример 2Example 2
Композиционный материал «алюминиевый сплав Д16 + 30% наноалмазов» был получен с применением метода механического легирования в атмосфере аргона. Механическое легирование осуществляли в планетарной мельнице в течение 5 часов. Образованные при механическом легировании в аргоне гранулы переместили на воздухе в форму для прессования и осуществили холодную подпрессовку. Затем осуществили нагрев и горячее прессование с выдержкой при температуре 350°C в течение 30 мин. Полученный материал подвергли исследованию, которое показало наличие наноалмазов, полное отсутствие карбида алюминия и наличие оксида алюминия в пределах 10%. Из полученного материала изготовили 3 образца на сжатие и провели испытание, которое показало, что предел прочности достиг 650 МПа. Агломераты наноалмазов были полностью разрушены и на поверхности деталей из композита включения упрочняющих частиц обнаружено не было, что позволило осуществить полировку.Composite material “aluminum alloy D16 + 30% nanodiamonds” was obtained using the method of mechanical alloying in an argon atmosphere. Mechanical alloying was carried out in a planetary mill for 5 hours. The granules formed by mechanical alloying in argon were transferred in air to a compression mold and cold pressed. Then, heating and hot pressing were carried out at a temperature of 350 ° C for 30 minutes. The resulting material was subjected to a study that showed the presence of nanodiamonds, the complete absence of aluminum carbide and the presence of alumina within 10%. 3 compression samples were made from the obtained material and a test was carried out which showed that the tensile strength reached 650 MPa. Agglomerates of nanodiamonds were completely destroyed and no strengthening particles were found on the surface of the parts from the composite, which allowed polishing.
Пример 3Example 3
Композиционный материал «алюминиевый сплав АК7 + 10% наноалмазов» был получен с применением метода механического легирования в атмосфере аргона. Часть наноалмазов была термически обработана при 500°C в вакууме в течение 0,2 часа. Механическое легирование осуществляли в планетарной мельнице в течение 2 часов как с наноламазами, отоженными при 500°С, так и с неотоженными наноалмазами. Образованные при механическом легировании в аргоне гранулы переместили на воздухе в форму для прессования и осуществили холодную подпрессовку. Затем осуществили нагрев и горячую экструзию. Полученный материал подвергли исследованию, которое показало наличие наноалмазов, полное отсутствие карбида алюминия и наличие оксида алюминия в пределах 8%. Из каждого полученного материала изготовили по 3 образца на сжатие и провели испытание, которое показало, что предел прочности у материала с отоженными наноалмазами достиг 770 МПа, а с неотоженными - 700 МПа. Агломераты наноалмазов были полностью разрушены и на поверхности деталей из композита включения упрочняющих частиц обнаружено не было, что позволило осуществить полировку.Composite material “aluminum alloy AK7 + 10% nanodiamonds” was obtained using the method of mechanical alloying in an argon atmosphere. Some of the nanodiamonds were thermally treated at 500 ° C in vacuo for 0.2 hours. Mechanical alloying was carried out in a planetary mill for 2 hours with both nanolamases annealed at 500 ° C and unannealed nanodiamonds. The granules formed by mechanical alloying in argon were transferred in air to a compression mold and cold pressed. Then carried out heating and hot extrusion. The resulting material was subjected to a study that showed the presence of nanodiamonds, the complete absence of aluminum carbide and the presence of alumina within 8%. Three compression samples were made from each material obtained and a test was carried out that showed that the tensile strength of the material with annealed nanodiamonds reached 770 MPa, and with unannealed - 700 MPa. Agglomerates of nanodiamonds were completely destroyed and no strengthening particles were found on the surface of the parts from the composite, which allowed polishing.
Пример 4Example 4
Композиционный материал с алюминиевой матрицей и наноалмазными упрочняющими частицами был получен с применением метода механического легирования в атмосфере аргона. Для матрицы применили алюминиевый сплав Д16, в исходном состоянии он был представлен в виде стружки с максимальным размером 3-4 мм в длину. Для упрочняющих частиц был выбран порошок наноалмазов. Объемная доля составляла 20%. Наноалмазный порошок был отожжен в вакууме при температуре 1000°C в течение 10 часов. Исходные компоненты разместили в барабанах планетарной мельницы в среде аргона. Механическое легирование осуществляли в планетарной мельнице в течение 3 часов. Образованные при механическом легировании в аргоне гранулы переместили на воздухе в форму для прессования и осуществили холодную подпрессовку. Затем осуществили нагрев и горячую экструзию. Полученный материал подвергли исследованию, которое показало наличие наноалмазов и графитообразного материала, полное отсутствие карбида алюминия и наличие оксида алюминия в пределах 9%. Из полученного материала изготовили 3 образца на сжатие и провели испытание, которое показало, что предел прочности достиг 680 МПа. Агломераты наноалмазов были полностью разрушены и на поверхности деталей из композита включения упрочняющих частиц обнаружено не было, что позволило осуществить полировку.A composite material with an aluminum matrix and nanodiamond strengthening particles was obtained using the method of mechanical alloying in an argon atmosphere. D16 aluminum alloy was used for the matrix; in the initial state, it was presented in the form of shavings with a maximum size of 3-4 mm in length. For the hardening particles, a nanodiamond powder was selected. The volume fraction was 20%. The nanodiamond powder was annealed in vacuum at 1000 ° C for 10 hours. The starting components were placed in the drums of a planetary mill in an argon atmosphere. Mechanical alloying was carried out in a planetary mill for 3 hours. The granules formed by mechanical alloying in argon were transferred in air to a compression mold and cold pressed. Then carried out heating and hot extrusion. The resulting material was subjected to a study that showed the presence of nanodiamonds and a graphite-like material, the complete absence of aluminum carbide and the presence of alumina within 9%. 3 samples were made from the obtained material for compression and a test was carried out, which showed that the tensile strength reached 680 MPa. Agglomerates of nanodiamonds were completely destroyed and no strengthening particles were found on the surface of the parts from the composite, which allowed polishing.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100118/02A RU2456361C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Metal-matrix composite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100118/02A RU2456361C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Metal-matrix composite |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2456361C1 true RU2456361C1 (en) | 2012-07-20 |
Family
ID=46847406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011100118/02A RU2456361C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Metal-matrix composite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2456361C1 (en) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2545522C2 (en) * | 2013-09-05 | 2015-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Electronic element and method of its manufacturing |
| RU2631996C2 (en) * | 2015-12-01 | 2017-09-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) | Method for obtaining disperse-reinforced nanocomposite material based on aluminium |
| US20180105918A1 (en) * | 2015-03-27 | 2018-04-19 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Thermal Spray of Repair and Protective Coatings |
| US10351711B2 (en) | 2015-03-23 | 2019-07-16 | Garmor Inc. | Engineered composite structure using graphene oxide |
| US10351473B2 (en) | 2014-08-18 | 2019-07-16 | Garmor Inc. | Graphite oxide entrainment in cement and asphalt composite |
| US10535443B2 (en) | 2013-03-08 | 2020-01-14 | Garmor Inc. | Graphene entrainment in a host |
| US10815583B2 (en) | 2011-10-27 | 2020-10-27 | Garmor Inc. | Composite graphene structures |
| US10981791B2 (en) | 2015-04-13 | 2021-04-20 | Garmor Inc. | Graphite oxide reinforced fiber in hosts such as concrete or asphalt |
| US10995002B2 (en) | 2013-03-08 | 2021-05-04 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Large scale oxidized graphene production for industrial applications |
| US11038182B2 (en) | 2015-09-21 | 2021-06-15 | Garmor Inc. | Low-cost, high-performance composite bipolar plate |
| US11214658B2 (en) | 2016-10-26 | 2022-01-04 | Garmor Inc. | Additive coated particles for low cost high performance materials |
| US11482348B2 (en) | 2015-06-09 | 2022-10-25 | Asbury Graphite Of North Carolina, Inc. | Graphite oxide and polyacrylonitrile based composite |
| US11791061B2 (en) | 2019-09-12 | 2023-10-17 | Asbury Graphite North Carolina, Inc. | Conductive high strength extrudable ultra high molecular weight polymer graphene oxide composite |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0826758B1 (en) * | 1996-09-03 | 2004-01-02 | HILTI Aktiengesellschaft | Composite cutting element containing diamond particles and method for its preparation |
| RU2244036C2 (en) * | 2003-03-05 | 2005-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) | Metalomatrix composite |
| RU2386515C2 (en) * | 2008-04-28 | 2010-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Charge for production of composite metal-diamond material |
-
2011
- 2011-01-11 RU RU2011100118/02A patent/RU2456361C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0826758B1 (en) * | 1996-09-03 | 2004-01-02 | HILTI Aktiengesellschaft | Composite cutting element containing diamond particles and method for its preparation |
| RU2244036C2 (en) * | 2003-03-05 | 2005-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) | Metalomatrix composite |
| RU2386515C2 (en) * | 2008-04-28 | 2010-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Charge for production of composite metal-diamond material |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10815583B2 (en) | 2011-10-27 | 2020-10-27 | Garmor Inc. | Composite graphene structures |
| US11466380B2 (en) | 2011-10-27 | 2022-10-11 | Asbury Graphite Of North Carolina, Inc. | Composite graphene structures |
| US10995002B2 (en) | 2013-03-08 | 2021-05-04 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Large scale oxidized graphene production for industrial applications |
| US11361877B2 (en) | 2013-03-08 | 2022-06-14 | Asbury Graphite Of North Carolina, Inc. | Graphene entrainment in a host |
| US10535443B2 (en) | 2013-03-08 | 2020-01-14 | Garmor Inc. | Graphene entrainment in a host |
| RU2545522C2 (en) * | 2013-09-05 | 2015-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Electronic element and method of its manufacturing |
| US10351473B2 (en) | 2014-08-18 | 2019-07-16 | Garmor Inc. | Graphite oxide entrainment in cement and asphalt composite |
| US10351711B2 (en) | 2015-03-23 | 2019-07-16 | Garmor Inc. | Engineered composite structure using graphene oxide |
| US20180105918A1 (en) * | 2015-03-27 | 2018-04-19 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Thermal Spray of Repair and Protective Coatings |
| US10981791B2 (en) | 2015-04-13 | 2021-04-20 | Garmor Inc. | Graphite oxide reinforced fiber in hosts such as concrete or asphalt |
| US11482348B2 (en) | 2015-06-09 | 2022-10-25 | Asbury Graphite Of North Carolina, Inc. | Graphite oxide and polyacrylonitrile based composite |
| US11038182B2 (en) | 2015-09-21 | 2021-06-15 | Garmor Inc. | Low-cost, high-performance composite bipolar plate |
| US11916264B2 (en) | 2015-09-21 | 2024-02-27 | Asbury Graphite Of North Carolina, Inc. | Low-cost, high-performance composite bipolar plate |
| RU2631996C2 (en) * | 2015-12-01 | 2017-09-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) | Method for obtaining disperse-reinforced nanocomposite material based on aluminium |
| US11214658B2 (en) | 2016-10-26 | 2022-01-04 | Garmor Inc. | Additive coated particles for low cost high performance materials |
| US11791061B2 (en) | 2019-09-12 | 2023-10-17 | Asbury Graphite North Carolina, Inc. | Conductive high strength extrudable ultra high molecular weight polymer graphene oxide composite |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2456361C1 (en) | Metal-matrix composite | |
| Munir et al. | Improving the strengthening efficiency of carbon nanotubes in titanium metal matrix composites | |
| Chu et al. | Graphene defect engineering for optimizing the interface and mechanical properties of graphene/copper composites | |
| Sweet et al. | Consolidation of aluminum-based metal matrix composites via spark plasma sintering | |
| KR20110115085A (en) | Graphene/metal nanocomposite powder and method of manufacturing thereof | |
| Li et al. | Reduced graphene oxide dispersed in copper matrix composites: Facile preparation and enhanced mechanical properties | |
| CN112725660A (en) | Powder metallurgy preparation method of graphene reinforced aluminum-based composite material | |
| Al-Aqeeli | Processing of CNTs Reinforced Al‐Based Nanocomposites Using Different Consolidation Techniques | |
| Sethuram et al. | Characterization of graphene reinforced Al-Sn nanocomposite produced by mechanical alloying and vacuum hot pressing | |
| Sun et al. | Facile fabrication of GO/Al composites with improved dispersion of graphene and enhanced mechanical properties by Cu doping and powder metallurgy | |
| Kol’tsova et al. | Fabrication of a compacted aluminum-carbon nanofiber material by hot pressing | |
| Suárez et al. | Carbon Nanotube (CNT)-reinforced metal matrix bulk composites: Manufacturing and evaluation | |
| CN110453059A (en) | A kind of nanoscale graphite enhancing Cu-base composites and preparation method thereof | |
| Wang et al. | Simultaneously enhancing strength and toughness of graphene oxide reinforced ZK60 magnesium matrix composites through powder thixoforming | |
| Vijay Ponraj et al. | Study of processing and microstructure of copper composite reinforced with graphene nanosheet by powder metallurgy technique | |
| Chinthamani et al. | Effect of nano B4C on the tribological behaviour of magnesium alloy prepared through powder metallurgy | |
| Sivasankaran et al. | Effect of strengthening mechanisms on cold workability and instantaneous strain hardening behavior during grain refinement of AA 6061-10 wt.% TiO2 composite prepared by mechanical alloying | |
| Meher et al. | Fabrication of MWCNTs reinforced iron metal matrix composite by powder metallurgy: Effects of wet and dry milling | |
| Zhang et al. | Enhanced surface properties of a graphene oxide reinforced high-entropy alloy composite prepared by spark plasma sintering | |
| JPH0841571A (en) | Aluminum alloy and its production | |
| Ratov et al. | Effect of vanadium nitride additive on the structure and strength characteristics of diamond-containing composites based on the Fe–Cu–Ni–Sn matrix, formed by cold pressing followed by vacuum hot pressing | |
| Zhai et al. | Preparation and characterization of nanodiamond reinforced aluminum matrix composites by hot-press sintering | |
| Bhaskar Raju et al. | Mechanical and Tribological Behaviour of Aluminium Metal Matrix Composites using Powder Metallurgy Technique—A Review. | |
| Bastwros et al. | Fabrication of graphene reinforced aluminum composite by semi-solid processing | |
| Li et al. | Effects of sintering parameters on the microstructure and mechanical properties of carbon nanotubes reinforced aluminum matrix composites |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160112 |