Термическая окислительная стабильность композиционного материала АМЦ–графен в условиях термоциклов

Алюминий-графеновый композиционный материал был получен при прямом химическом взаимодействии карбида бора с расплавленной матрицей из алюминиевого сплава АМц, содержащего 1.22 мас.% марганца (аналога сплава АА 3003), в среде расплавленных галогенидов щелочных металлов. Исходный сплав состоит из основы – алюминия, с образованием в нем минорных интерметаллидных фазMnAl₆. При этом в алюминий-графеновом композите, помимо главной фазы – алюминия, методом рентгеновской дифракции доказано дополнительное образование двойного карбида алюминия-марганца составаAlMn₃С. Образование карбидной фазы в алюминии и его сплавах, ранее изученных, не наблюдалось. Показано, что введение пленок трехслойного графена с линейными размерами до 50 мкм в содержаниях до 0.055 мас.% снижает температуру начала плавления с 657.6℃для сплава АМц до 648℃для алюминий-графенового композита и приводит к появлению дополнительного небольшого пика при 650.1℃, что может быть связано с окислением графена. Исходный сплав АМц в токе воздуха увеличивает массу при нагреве до 700℃на 0.16%, а алюминий-графеновый композит на 0.14%, что говорит о более значительном окислении исходного сплава по сравнению с алюминий-графеновым композиционным материалом. Исследовано влияние введения графена в металлическую матрицу на термические свойства композита, в том числе в условиях термоциклирования – трехкратного нагрева до 750℃и охлаждения до 300℃в среде воздуха. Показано, что введение графена в содержаниях до 0.04 мас.% не изменяет массу композита при термоциклировании, так же как и исходного сплава АМц, в то время как повышение содержания графена до 0.05 мас.% приводит к увеличению массы композита. Следовательно, композиционный материал АМц-графенc содержанием графена до 0.04 мас.%, обладающий более высокими механическими свойствами по сравнению со сплавом АМц, может быть успешно использован в качестве пластин теплообменников и радиаторов, так как он не подвержен оксидированию при термоциклировании.