Определение оптимальной пористой структуры с целью повышения удельных механических свойств алюминиевого сплава

Металлургия и материаловедение

Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов

2016. Т. 23. № 4. С. 164-173.

Авторы

Воронин С. В.1*, Лобода П. С.2**, Ледяев М. Е.1**

1. Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, 34, Самара, 443086, Россия
2. Самарский государственный технический университет, СамГТУ, ул. Молодогвардейская, 244, Самара, 443100, Россия

*e-mail: voronin@ssau.ru
**e-mail: stimulator90@mail.ru

Аннотация

Построены конечно-элементные модели (КЭМ) образцов с различной пористостью и типом пористой структуры. Проведены виртуальные испытания на одноосное растяжение данных КЭМ образцов. При анализе полученных результатов определена пористость, при которой предел текучести увеличивается на 2,062% по сравнению с компактным материалом из сплава АД1М. При замене марки алюминиевого сплава на А5 получено совпадение пределов текучести КЭМ пористого и компактного образцов. Для проверки адекватности моделирования были получены натурные образцы. В результате испытаний натурных образцов подтверждена достоверность конечно-элементного моделирования. Таким образом, доказана возможность повышения удельных механических свойств материала путем введения упорядоченного расположения пор.

⁠

Ключевые слова

пора, пористая структура, метод конечных элементов , моделирование, удельные механические свойства, испытания на растяжение, предел текучести

Библиографический список

  1. Щеглов Г.А., Луковкин Р.О. Анализ динамики пластически деформируемых опор посадочного устройства космического аппарата // Вестник Московского авиационного института. 2014. Т. 21. № 3. С. 63 –72.

  2. Калиниченко В.А., Андрушевич А.А. Вспененные пористые теплоизоляционные материалы на основе алюминия // Литье и металлургия. 2012. № 3 (66). С. 31– 34.

  3. Финкельштейн А.Б., Казанцев И.С., Юн И.А. Фильтрующие свойства пористого литого алюминия // Известия вузов. Машиностроение. 2006. № 8. С. 55 – 60.

  4. Алифанов О.М., Черепанов В.В. Идентификация моделей, определение и прогноз свойств высокопористых теплозащитных материалов // Вестник Московского авиационного института. 2010. Т. 17. № 4. С. 48 – 57.

  5. Бондарь В.С., Темис Ю.М., Бирюков М.В. Определение механических свойств пеноалюминия при ударном нагружении // Известия МГТУ «МАМИ». 2014. № 4 (22). Т. 4. С. 11–14.

  6. Казанцев А.Г., Первухин Л.Б., Капустин Р.Д., Николаенко П.А., Смольянин С.С. Определение энергопоглощающей способности твердых огнеупорных ячеистых материалов (твёрдых пен) // Письма о материалах. 2014. Т. 4. № 1. С. 28 –32.

  7. Zargarian A., Esfahanian M., Kadkhodapour J., Ziaei-Rad S. Numerical simulation of the fatigue behavior of additive manufactured titanium porous lattice structures // Materials Science and Engineering. 2016. C 60. Pp. 339 – 347.

  8. Yuxia Sun, Yibin Ren, Ke Yang. New preparation method of micron porous copper through physical vacuum dealloying of Cu-Zn alloys // Materials Letters. 2016. No. 165. Pp. 1– 4.

  9. Хакадзима Хидео. Патент 2281980 РФ, МПК С22С1/08, Н05В6/00. Способ получения пористого металлического тела. № 2004128246/02. Бюл. № 23, 20.08.06, 21 с.

  10. Конов М.А., Хамизов Р.Х. Патент 2371498 РФ, МПК С22С1/08, С22С21/00. Микроструктурный конструкционный материал на основе алюминия или его сплавов. №2008123777/02. Бюл. № 30, 27.10.09, 17 с.

  11. Золотухин А.Н. Численное моделирование свойств пористых металлов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2011. Т. 1. № 7. С. 138 –139.

  12. Минаев А.А., Смирнов Е.Н., Лейрих И.В., Зуб В.В. Исследование и математическое моделирование формоизменения пор в непрерывно-литом металле при пластической деформации // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2006. № 4. С. 47– 52.

  13. Воронин С.В., Лобода П.С., Ледяев М.Е. Оценка механических характеристик пористого материала на основе алюминиевого сплава АД1 с квадратным расположением пор с порой в центре // Х Международная конференция «Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций», Екатеринбург. 16-20 мая 2016 г.: Сб. материалов. – Екатеринбург: ИМАШ , УрО РАН. 2016. – 385 с.

  14. ГОСТ 11701 – 84. Металлы. Методы испытаний на растяжение тонких листов и лент. Введ. 1986-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 1993. – 15 с.



Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024