Search academic texts

Registration Number

0525U000344, Doctoral dissertation

Status

Доктор фізико-математичних наук, 01.04.07, Фізика твердого тіла

Date

11-09-2025

popup.evolution

o

Title

Physical principles of strengthening aluminum alloys and coatings containing quasicrystals of Al-Fe-Cr and Al-Cu-Fe systems

Author

Mykola O. Yefimov, Кандидат фізико-математичних наук

popup.opponent Oleksandr D. Rud
popup.opponent Sergiy I. Sydorenko
popup.opponent Mykhailo P. Semenko

Description

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, Київ, 2025. Дисертацію присвячено встановленню фізичних закономірностей структуроутворення та вивченню механізмів деформації ікосаедричних квазікристалів системи Al-Fe-Cr та Al-Cu-Fe. Вперше для квазікристалів системи Al-Cu-Fe методом індентування побудовано криві деформації в температурному інтервалі ( 20 – 720 °С). В інтервалі температур до 400 °С на кривих деформації квазікристалів виявлена стадія розміцнення, яка зазвичай відсутня в кристалічних матеріалах. Отримана температурна залежність характеристики пластичності δH та показано, що при T > 600 °C (≈0,85 Tm) квазікристали системи Al-Cu-Fe виявляють макропластичність. Отримана математична залежність відносної величини модуля пружності (E/E0) від гомологічної температури (T/Tm) у вигляді полінома другого ступеня корелює з аналогічною залежністю для ковалентних та іонно-ковалентних кристалів, боридів, карбідів, композитів і металів. Розраховано значення енергії активації руху дислокацій U та активаційного об‘єму V в квазікристалах системи Al-Cu-Fe. Розроблені сплави cистеми Al-Fe-Cr, що містять 35–40 % об. зміцнюючих наноквазікристалічних частинок, мають найбільшу міцність (≥ 300 МПа) серед деформівних сплавів алюмінію при 300 °C та пластичність на рівні 5–6 % при 20 °C. Вперше встановлено, що пластичність сплавів cистеми Al-Fe-Cr обумовлена специфікою міжфазних границь між квазікристалами та матрицею α-Al та можливим локальними фазовими перетвореннями в поверхневих шарах квазікристалічних наночастинок, що призводить до релаксації внутрішніх напружень та суттєво збільшує деформацію появи мікротріщин. Зміна структури зміцнюючих частинок з квазікристалічної на кристалічну призводить до зменшення пластичності сплаву до 0,7 %. Встановлено, що міцність сплавів системи Al-Fe-Cr забезпечується високою твердістю та високим модулем пружності квазікристалів, високою об'ємною часткою зміцнюючих частинок, додатковим зміцненням матриці за рахунок здрібнення зерен матриці α-Al та наявністю певної кількості твердих оксидів в матриці алюмінію. Вперше отримано квазікристалічні покриття з водорозпилених порошків стабільних квазікристалів системи Al-Cu-Fe, з використанням методу високошвидкісного повітряно-паливного напилення, який дозволяє нагрівати частинки порошку до пластичного стану (0,85Тm) зі збереженням їх структурного стану в покритті. Вміст квазікристалічної фази в покриттях Al63Cu25Fe12, становив 65–75 % мас. Покриття при поруватості 5–7 % мали твердість до 7,0 ГПа та адгезійну міцность на відрив до 26 МПа. Вперше досліджено поверхневі шари Al та сплаву АМг6, які були модифіковані ультразвуковою ударною обробкою з використанням квазікристалічних порошків Al63Cu25Fe12 в якості зміцнюючої фази. Доведено, що головними факторами, які впливають на їх механічні властивості є: середній розмір зміцнюючих часток; об’ємна частка та однорідність розподілу зміцнюючи частинок; сила міжфазного зв'язку між зміцнюючими частинками та матрицею; підвищена щільність дислокацій в матриці; рівень макронапружень в композитному шарі.

Registration Date

2025-08-12

popup.nrat_date

2025-08-12