Идея проекта заключается в экологически и экономически эффективном получении новых АМК армированием исходной алюминиевой матрицы твердыми карбидами металлов и отходами кремниевого производства в виде силикатной пыли различной дисперсности. С целью повышения производительности процесса армирования и равномерности смешивания компонентов армирование будет проведено жидкофазным методом в плавильной печи специальной конструкции. Будут использованы различные сочетания и стехиометрические соотношения компонентов композита с целью комплексной оценки влияния армирующих наполнителей на структуру и свойства конечного АМК. Исследование направлено на получение новых высококачественных АМК для последующего индустриального применения, а также на расширение путей утилизации отходов кремниевого производства.

Получение новых алюмоматричных композитов (АМК) армированием алюминиевых материалов (α-Al) наполнителями в виде карбидов металлов (MeC) и сверхдисперсных отходов кремниевого производства.

2022 год Будут определены и выбраны новые перспективные сочетания и стехиометрические соотношения алюминиевой матрицы и армирующих наполнителей. Будут изучены возможности и перспективы армирования алюминия высокой чистоты и сплавов системы Al-Mg-Si карбидами металлов и отходами кремниевого производства. Будет осуществлен предварительный выбор новых перспективных сочетаний и стехиометрических соотношений алюминиевой матрицы и армирующих наполнителями для проведения лабораторных опытов. 2023 год Будут получены опытные партии новых алюмоматричных композитов, армированных карбидами металлов и отходами кремниевого производства. Будут проведены лабораторные опыты в плавильной печи специальной конструкции для армирования алюминия высокой чистоты и алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si армирующими наполнителями с их различными сочетаниями и стехиометрическими соотношениями в алюминиевой матрице. Будет проведено экспериментальное пластическое деформирование новых алюмоматричных композитов в деформирующих инструментах новой конструкции с получением опытных образцов. Будут исследованы структуры и фазовые составы новых алюмоматричных композитов и влияния армирующих наполнителей на структурно-фазовые превращения. Будут исследованы физико-механические и литейные свойства новых алюмоматричных композитов. Будет подготовлена и опубликована 1 (одна) статья в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСОН. Будет защищена диссертация на соискание ученой степени доктор философии (PhD). 2024 год Будут оптимизированы составы новых опытных алюмоматричных композитов. Будет проведен многофакторный эксперимент с использованием данных предыдущих опытов для оптимизации (корреляции) составов полученных новых алюмоматричных композитов. Будут получены оптимизированные составы новых алюмоматричных композитов. Будет проведен термодинамический анализ процесса армирования алюминиевых материалов при использовании оптимизированных составов армирующих наполнителей. Будут подготовлены и опубликованы 2 (две) статьи в журналах из первых трех квартилей по импакт-фактору в базе данных Web of Science или имеющих процентиль по CiteScore в базе данных Scopus не менее 50. Будет получен патент в казахстанском или евразийском патентном бюро.

Выявлена возможность армирования алюминиевых материалов карбидами металлов (SiC, B4C, TiC, WC, ZrC, Ti3SiC2, NbC, TaC, Al4C3, MoC), промышленными отходами (красный шлам, летучая зола, микросилика, отработанный катализатор и др.), а также положительном их влиянии на структуру и свойства конечного композита при тщательном выполнении условий жидкофазного армирования, прежде всего устранения локальной агломерации армирующих частиц и обеспечения образования центров кристаллизации (зародышеобразование). Применение наносилики и титано-ниобиевого карбида для жидкофазного армирования практически отсутствуют в доступной литературе. Выявлены наиболее перспективные интервальные параметрами жидкофазного армирования алюминия высокой чистоты и сплавов системы Al-Mg-Si: температура плавки 650÷850ºС; температура нагрева литейных форм 250÷350ºС; время перемешивания 2÷10 мин; скорость перемешивания 300÷600 об/мин; процентные составы микронных карбидных армирующих материалов в α-Al матрице 0,5÷30%; температура предварительной подготовки армирующих материалов 200÷400ºС.