Эвтектические композиционные материалы на алюминиевой основе

Методом направленной кристаллизации получают композиции А1— А1₃№иА1—СиА1₂.

При затвердевании эвтектического сплава Al—Al₃Ni фаза Al₃Ni выде­ляется в виде сильно вытянутых частиц, объемное содержание которых -11%. Направленность частиц Al₃Ni достигается кристаллизацией со скоро­стью 2—10 см/ч.

Прочность сплава, полученного без направленной кристаллизации, низ­кая (-90 МПа), в то время как при ориентации армирующих частиц Al₃Ni его прочность повышается до 330 Мпа.

При растяжении композиции, из-за высокой прочности связи усов Al₃Ni с матрицей, разрушение начинается с волокон.

С повышением температу- ст., МПа ры прочность сплава Al—Al₃Ni понижается (рис. 10.17, кривая 1) и при 500 °С составляет 75 МПа. Композиция отличается высо­кой стабильностью структуры вплоть до температур плавле­ния. Частицы Al₃Ni при этих условиях сохраняют прочную связь с матрицей, не укорачи­ваются и не подвергаются сфе-роидизации до 611 °С.

Рис. 10.17. Зависимость прочности компо­зиции А1—AljNi (7) и А1—СиА12 (2) и относительного удлинения композиции А1— СиА12 (3) от температуры

Композиция Al—Al₃Ni обна­руживает высокий предел устало­сти. Например, на базе 10^х циклов он в 4—5 раз выше предела уста­лости алюминия. Усталостная

трещина в композиции Al — Al₃Ni, зарождаясь в матрице, огибает волокно Al₃Ni и не разрушает его. Предел прочности композиции Al— Al₃Ni состав­ляет 270 МПа.

В композиции А1— СиА1₂ при направленной кристаллизации эвтектика имеет пластинчатое строение. Объемная доля концентрации пластин СиА1₂ среди пластин твердого раствора меди в алюминии составляет -50%. Пла­стины СиА1₂, концентрация которых в композиции весьма высокая, имея меньшую прочность, чем Al₃Ni, упрочняют матрицу меньше, чем Al₃Ni. Сплав Al—СиА1₂ из-за пластинчатого строения эвтектики отличается высо­кой хрупкостью. Разрушение материала начинается с разрушения пластин, за которым следует разрушение матрицы.

С повышением температуры у композиции А1—СиА1₂ отмечено сущест­венное возрастание относительного удлинения и падение предела прочности до 30 МПа (рис. 10.17, кривая 2).

Эвтектические композиционные материалы А1—Al₃Ni, Al—CuAl₂ хо­рошо свариваются методом диффузионной сварки и обрабатываются холод­ной пластической деформацией. Диффузионную сварку можно вести при 525 °С и получать листы с перекрестным армированием.

Степень обжатия листов при холодной прокатке поперек волокон не бо­лее 70—80%, так как при больших степенях обжатия волокна разрушаются. В результате прочность композиции Al—Al₃Ni вдоль волокон становится меньше исходной.

Композиционные материалы А1—Al₃Ni и А1—СиА1₂ применяют как конструкционный материал, а также для изготовления высокопрочных элек­трических проводов и контактов электрических выключателей.