Научная статья на тему 'ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ МАКРОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ МАХ-ФАЗА/Ti, ПОЛУЧЕННЫХ В УСЛОВИЯХ ГОРЕНИЯ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СДВИГОВОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ'

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ МАКРОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ МАХ-ФАЗА/Ti, ПОЛУЧЕННЫХ В УСЛОВИЯХ ГОРЕНИЯ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СДВИГОВОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
96
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Прокопец А. Д., Столин П. А., Аверичев О. А., Бажин П. М., Столин А. М.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ МАКРОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ МАХ-ФАЗА/Ti, ПОЛУЧЕННЫХ В УСЛОВИЯХ ГОРЕНИЯ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СДВИГОВОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ»

На базе данного технического задания разработана невакуумная методика синтеза пористых мембран различной формы в режиме СВС.

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ МАКРОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ МАХ-ФАЗА/Ti, ПОЛУЧЕННЫХ В УСЛОВИЯХ ГОРЕНИЯ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СДВИГОВОГО

ДЕФОРМИРОВАНИЯ

Прокопец1'2 А.Д. студентка, Столин1 П.А., Аверичев1 О.А., Бажин1 П.М.,

Столин1 А.М., Бердыченко2 А.А.

1- Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт

структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук, frau. london2013@yandex. ru

2- Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», berd50@mail.ru

DOI: 10.24411/9999-004A-2018-10021

В современной промышленности все более широкое применение находят композиционные материалы, обладающие более высокими показателями статической и динамической прочности, вязкости разрушения по сравнению с традиционными гомогенными материалами. Среди композиционных материалов большой интерес представляют слоистые композиционные материалы, применение которых позволяет не только повысить надежность и долговечность деталей и оборудования, но и существенно сократить расход высоколегированных сталей, дефицитных и дорогостоящих цветных металлов (никель, хром, медь, молибден и др.), снизить энергоемкость и металлоемкость [1,2].

К новому перспективному классу конструкционных материалов относятся металло-интерметаллидные слоистые композиционные материалы, представляющие собой набор чередующихся двумерных армирующих компонентов - слоев, металла и интерметаллида или керамики, жестко связанных между собой по всей поверхности [2].

Материалы на основе МАХ-фазы системы Ti-Al-C по своим физико-механическим свойствам занимают промежуточное положение между металлами и керамикой. Среди множества MAX-фаз, синтезированных к настоящему времени, наибольший интерес, с позиций уровня их свойств, представляют MAX-фазы на основе титана: Ti2AlC, Ti3AlC2. Как металлы они показывают высокую тепловую и электрическую проводимость, а также

44

достаточно стойки к тепловым ударам. Как керамика они обладают низким удельным весом, высоким модулем упругости, низким тепловым коэффициентом расширения, высокой теплостойкостью и превосходной жаростойкостью. Все эти свойства делают соединения на основе МАХ-фазы многообещающими материалами для их применения в высокотемпературных средах.

Большими возможностями в получении МАХ-материалов обладают методы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и теплового взрыва. Эти методы, основанные на использовании внутренней химической энергии исходных реагентов, являются примером очень выгодной организации процесса синтеза с тепловой точки зрения.

Существует много приемов, основанных на идеологии СВС. Из этих приемов большое значение в практическом отношении имеет технология СВС-компактирования, в которой реализуется одноосное объемное сжатие материала в пресс-форме для компактирования продуктов горения до беспористого состояния [3]. К перспективным методам относится свободное СВС-сжатие, сущность которого заключается в сдвиговом деформировании СВС-материала непосредственно после синтеза под действием постоянного невысокого давления (-10... 100 МПа) в условиях свободного одноосного сжатия (рис. 1).

Рис.1 Схема свободного СВС-сжатия.

В настоящей работе в качестве объекта исследования были выбраны керамические материалы на основе МАХ-фазы состава 64,2 масс.% Л - 27,1 масс.% А1 - 8,7 масс.% С. Эти материалы обладают уникальными свойствами металлов и керамики [4]. В качестве подложки использовали технический титан ВТ1-0 диаметром 70 мм и толщиной 1 мм. Для получения качественного макрослойного материала в ходе свободного СВС-сжатия температура горения выбранной системы должна превышать температуру плавления титановой подложки (1668°С) для протекания диффузионных процессов на границе синтезированный материал-подложка и получения качественного соединения. Таким образом цель настоящей работы заключалась в изучении температурных профилей в синтезируемом материале и подложки в реальных условиях проведения свободного СВС-сжатия. На основе проведенных экспериментальных исследований установлены наиболее благоприятные условия протекания процесса горения и последующего высокотемпературного деформирования, получены макрослойные материалы на титановой подложке, изучены особенности их строения, установлены размеры диффузионных зон в зависимости от технологических параметров процесса.

Список литературы:

1. Зелепугин С.А. Синтез металло-интерметаллидного слоистого композиционного материала системы Ti-TiAl3 различными методами. М.: ВИАМ, 2016. 9 с.

2. Ковтунов, А.И. Слоистые композиционные материалы: электронное учебное пособие / А.И. Ковтунов, С.В. Мямин, Т.В. Семистенова. - Тольятти: Изд-во ТГУ, 2017.

3. Мержанов, А.Г. Силовое компактирование и высокотемпературная реодинамика / А.Г. Мержанов, А.М. Столин // Инженер.-физ. журн. - 1992. - Т. 63, № 5. - С. 515-516.

4. Galyshev S.N., Bazhin P.M., Stolin A.M., Musin F.F., Solov'ev P.V., and Astanin V.V. High-temperature firing of composite based on the MAX-phase of the Ti-Al-C system // Refractories and Industrial Ceramics, 2018, Vol.58. No. 5. Pp. 557-561. DOI: 10.1007/s 11148-018-0144-1.

МИКРОСТРУКТУРА И СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ Т1В2-СгВ, ПОЛУЧЕННЫХ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫМ ВЗРЫВОМ МЕХ. АКТИВИРОВАННЫХ СМЕСЕЙ

Щербаков А.В. молодой ученый, Щербаков В.А., Баринов В.Ю., Вадченко С.Г., Ковалев И.Д., Беликова А.Ф.

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им А.Г. Мержанова РАН, Черноголовка, ismandrew@ism.ас.ги

DOI: 10.24411/9999-004А-2018-10022

В работе представлены результаты экспериментального исследования влияния состава и механической активации (МА) смеси на микроструктуру и свойства композитов TiB2-CrB, полученных методом электротеплового взрыва (ЭТВ) под давлением. ЭТВ включает контролируемый нагрев реакционного образца, находящегося в условиях квазиизостатического сжатия, прямым пропусканием электрического тока. В ходе синтеза измеряли тепловые и электрические параметры. Образцы цилиндрической формы диаметром 20 мм и выстой 12 мм, прессовали из реакционной смеси давлением 110 МПа до относительной плотности 0.5.

В экспериментах использовали стехиометрические смеси порошков титана марки ПТМ (<45 мкм), хрома марки ПХ-1 (<20 мкм) и аморфного бора (<0,2 мкм). Реакционную смесь готовили двумя способами: ручным смешением в ступке и механической активацией в планетарной мельнице-активаторе АГО-2. Механическую активацию проводили для уменьшения масштаба гетерогенности

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.