ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ

Аннотация

Предложена технология получения металлополимерных композиционных материалов заливкой быстроотверждающийся заливочного пластика пористого алюминия, полученного фильтрацией расплава через водорастворимые гранулы с последующим выщелачиванием.

Проведенные исследования показали, что предложенная технология позволяет получать металлополимерные материалы удовлетворительного качества с адгезионной связью компонентов композита. Проведены испытания плотности и прочности при сжатии образцов металлополимерных композиционных материалов.

Ключевые слова: металлополимерные композиционные материалы, пористый алюминий, пропитка, плотность, прочность, пористость.

Введение

Полимерные композиционные материалы находят все более широкое применение в промышленности, что связано с оптимальным сочетанием физических, механических и эксплуатационных свойств [1]. В композиционных полимерных материалах в качестве наполнителя применяются и металлические материалы, которые обеспечивают повышение прочности, износостойкости, теплопроводности. Хорошо зарекомендовали в промышленности в узлах трения композиционные материалы на основе полимерных материалов с алюминиевым или медным наполнителем [2-5].

Для расширения области применения полимерных композиционных материалов и повышения механических и эксплуатационных свойств предложен способ получения композитов алюминий- полимерный материал, по которому предварительно получают изделие и пористого алюминия с открытой и связанной пористостью [6-8], а затем пропитывают его полимерным материалом.

Методика исследования

Исследование процессов формирования композиционных материалов по предложенной технологии проводили при использовании образцов из пористого алюминия марки АК12. Образцы предварительно получали по известным технологиям, заливкой алюминиевого расплава в металлическую форму, заполненную водорастворимыми гранулами размером 6-8 мм [6,7]. Для удаления гранул, после затвердевания отливок их помещали в горячую воду. Пористость при такой технологии составляет 50-70% [8,9]

Для получения композиционного материала пористые образцы заливали быстроотверждающийся заливочный пластик Task 7 Flame Out. После затвердевания полимера определяли плотность и испытывали прочность при сжатии. Испытания прочности проводили на разрывной машине НК35 с применением образцов композиционного материала размером 40х40х40мм.

Металлографические исследования проводили с использованием оптического микроскопа МЕТАМ РВ-21-1.

Результаты обсуждение результатов исследования

Проведенные экспериментальные работы показали, что по предложенной технологии формируются образцы металлополимерных композиционных материалов удовлетворительного качества (рисунок 1). Технология получения обеспечивает хорошую адгезионную связь между компонентами композита, как показали металлографические исследования (рисунок 2).

Средняя плотность образцов металлополимерного материала составляла 1,6 г/см3 при средней плотности пористого алюминия, предварительно полученного по описанной технологии, 1,1 г/см3 и плотности пластика 1,2 г/см3 (таблица 1).

Предел прочности при сжатии композиционного материала составлял 53-63МПа, что в 2-3 раза выше прочности пористого алюминия и почни в 2 раза выше прочности пластика Task 7 Flame Out (таблица 1).

Таблица 1. Свойства компонентов и металлополимерного композита

Выводы:

1.   Предложена технология получения металлополимерных материалов, заключающаяся в предварительном получении пористого алюминия фильтрацией расплава через водорастворимые гранулы и последующей, после выщелачивания гранул, заливкой полимерного материала.

2. Полученные материалы по предложенной технологии, отличаются более высокой прочностью при сжатии по сравнению с прочностью компонентов композита при незначительном повышении плотности.

*Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках государственного задания №11.6065.2017/8.9.

Cписок литературы

1.        Адаменко, Н.А. Полимерные композиционные материалы: учебно.-метод. пособие/ Н.А.Адаменко, Г.В.Агафонова, А.В.Фетисов; ВолгГТУ.- Волгоград, 2016.-96с.

2.         Бузник, В. М. Применение фторполимерных материалов в трибологии: состояние и перспективы / В. М. Бузник, Г. Ю. Юрков // Вопросы материаловедения. – 2012. – № 4 (72). – С. 133–149.

3.        Металлополимерные нанокомпозиты (получение, свойства, применение) / В. М. Бузник, В. М. Фомин, А. П. Алхимов [и др.]. – Новосибирск : Изд. СО РАН, 2005. – 260 с.

4.        Семенов, А. П. Металлофторопластовые подшипники / А. П. Семенов, Ю. Э. Савинский. – М. : Машиностроение, 1976. – 192 с.

5.        Адаменко, Н. А. Металлофторопластовые композиционные материалы для направляющих скольжения с повышенной несущей способностью в узлах трения / Н. А. Адаменко, Ю. П. Трыков, Э. В. Седов, А. В. Казуров, И. И. Криволуцкая // Конструкции из композиционных материалов. – 2003. – № 2. – С. 48–52.

6.        Ковтунов, А.И. Тепловые условия формирования пеноалюминия фильтрацией через водорастворимые соли/ А.И.Ковтунов, Д.А.Семистенов, Ю.Ю.Хохлов, Т.В.Чермашенцева//Литейщик России.- 2011.-№6.-С. 43-45.

7.        Финкельштейн, А.Б. Получение пропиткой пористых отливок из алюминиевых сплавов/ А.Б.Финкельштейн// Литейное производство.-2010.-№5.-С.13-15.

8.        Ковтунов,      А.И.       Исследование процессов формирования пеноалюминия фильтрацией через водорастворимые     соли/А.И.Ковтунов,      Д.А.Семистенов,      Ю.Ю.Хохлов,      Т.В.Чермашенцева// Технология легких сплавов.-2011 №4.-С.74-78.

9.        Ковтунов, А.И. Исследование физико-механических свойств пеноалюминия, полученного фильтрацией через водорастворимые соли/Ковтунов А.И, Хохлов Ю.Ю, Семистенов Д.А.//Заготовительные производства в машиностроении - 2012. - №6.