Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
В последние десятилетия были достигнуты значительные успехи в области разработки составов и технологических процессов получения литых композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов, что способствовало расширению использования этих перспективных материалов в различных отраслях промышленности развитых стран мира [1–3]. Интерес исследователей и практикующих специалистов к алюмоматричным композитам во многом обусловлен уникальной комбинацией их свойств и характеристик, существенно превышающих свойства традиционных неармированных сплавов. В частности, при армировании алюминиевых сплавов дисперсными тугоплавкими частицами керамических и интерметаллидных фаз отмечается резкий прирост показателей удельной прочности и жесткости, прочностных характеристик, износостойкости и других ценных свойств в широком температурно-силовом диапазоне эксплуатации изделий [4]. Однако рост объемов промышленного производства и коммерческого использования алюмоматричных композитов неразрывно связан с генерацией и накоплением техногенных отходов [5].
В настоящее время большинство реализуемых на мировом рынке литых алюмоматричных композитов представлено в виде слитков, полуфабрикатов или фасонных отливок с содержанием частиц экзогенной керамической фазы SiC, B4C или Al2O3 в количестве до 30 об.%. Поиск экономически целесообразных и ресурсоэффективных вариантов рециклинга продукции из подобных гетерофазных материалов вследствие их термодинамически неравновесной природы сопряжен с решением проблемы возможной интенсификации межфазных химических реакций матричных материалов с армирующими частицами, приводящих к деградации армирующих компонентов и изменению химического и фазового состава металлической матрицы [6]. В этой связи разработка технологических решений по рециклингу литых алюмоматричных композитов неразрывно связана с фундаментальной научной задачей по изучению физико-химических процессов межфазного взаимодействия компонентов материалов при различных параметрах металлургической переработки техногенных отходов производства и потребления композиционных материалов. Выявленные при этом механизмы и закономерности компонентов композитов в условиях переработки методом переплава позволят разработать практические рекомендации по освоению рациональных технологий рециклинга отходов алюмоматричных композитов в условиях действующих производств.
В рамках исследований, выполненных по обозначенному направлению, выявлено влияние многократных переплавов на структурно-морфологические характеристики литых алюмоматричных композитов с экзогенными керамическими частицами, в том числе на долевое содержание, дисперсность и распределение армирующей фазы, состояние межфазных границ и др. В частности, для системы Al–Si–B4C было показано, что при повторных переплавах происходит фрагментация и частичная декомпозиция армирующих частиц карбида бора с образованием соединения Al3BC на межфазных границах, объемная доля которого возрастает с увеличением температуры и продолжительности процесса жидкофазной переработки. В системе Al–Si–SiC при 12 масс.% кремния в расплаве после многократных переплавов не происходит образования новых фаз на границах «матрица–частица» или по крайней мере их количество ниже порога обнаружения метода рентгеновской дифракции. Проведено термодинамическое моделирование систем Al–X–SiC и Al–X–B4C (где X — Si, Mg, Cu, Ti) для установления влияния легирующих элементов на изменение характера межфазного взаимодействия компонентов в технологически значимом диапазоне температур получения и переработки литых алюмоматричных композитов (700…950 ºС). Выполненные теоретические и экспериментальные оценки позволяют наметить возможные пути управления межфазными реакциями при металлургической переработке алюмоматричных композитов для минимизации деградации армирующей фазы.
