Регистрация / Вход
Прислать материал

Влияние режима механической активации (МА) на структуру и  свойства реакционной шихты Ta-Zr-C и продуктов ее горения

ФИО: Воротыло С.А.

Направление: Металлургия

Научный руководитель: к.т.н. Погожев Юрий Сергеевич

Институт: Институт экотехнологий и инжиниринга

Кафедра: Кафедра Порошковой металлургии и функциональных покрытий

Академическая группа: МФП-14-2

Развитие современной авиационной и ракетной техники ставит перед наукой и промышленностью проблему создания новых сверхтугоплавких материалов. Основой таких материалов могут быть тройные карбиды тантала-циркония и тантала-гафния, обладающие одними из самых высоких температур плавления среди всех известных соединений. Метод МА+СВС является наиболее перспективным методом получения тугоплавких соединений, так как остальными методами получить однофазный тугоплавкий тройной карбид затруднительно или невозможно.

Целью данной работы было исследование влияния различных режимов активации на состав и структуру реакционной шихты и продуктов реакции.

Использовались следующие исходные реагенты: порошок циркония ПЦрК-1, порошок тантала ТаПМ, сажа П804Т в соотношении, вес%: 82,72 Та, 10,4 Zr, 6,86 C. Механическая активация проводилась в ПЦР АИР-0.015 по двум режимам. Синтез производился по методу силового СВС-компактирования в песчаной пресс-форме.

Установлено, что при активировании в течение одинакового времени по разным режимам изменяется структура шихты: исчезают недеформированные частицы тантала, распределение компонентов становится более однородным, а частицы циркония сохраняют свой исходный размер. Изменение режима активации также сопровождается изменением степени микродеформации решетки Ta и размеров ОКР ( при первой схеме – 0,29% микродеформация, 35 нм. ОКР; при второй схеме – 0,45% микродеформация, 21 нм. ОКР). По результатам быстродействующей калориметрии, активированные вторым способом шихты отличаются более высокой теплотой горения. Данные РФА и микроскопии продуктов СВС-реакции таких шихт показывают отсутствие карбида циркония как самостоятельной фазы – цирконий частично переходит в равномерно распределенный твердый раствор карбида циркония карбида тантала, частично образует диоксид.

Работа выполнена в рамках государственного задания от «17» июля 2014 г. № 11.233.2014/К. (тема № 3164022).

Научный руководитель – доц. Курбаткина Виктория Владимировна

Создание жаропрочных сплавов на основе алюминидов титана является одним из перспективных направлений в области новых металлических высокотемпературных материалов. Такие титановые сплавы наиболее распространены в реактивном двигателестроении для авиации и ракетно-космической техники. Перспективным методом получения таких материалов является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), а именно бурно развивающаяся технология центробежного СВС-литья.

Основной целью данной работы является изучение влияния режимов центробежного СВС – литья, т.е. влияние гравитации, содержание энергетической добавки на скорость горения, глубину разброса вещества и глубину выхода металлической фазы. А также получение образцов жаропрочного сплава 4822 на основе алюминида титана и проведение их структурных исследований.

Для проведения исследований в работе был выбран известный сплав на основе алюминида титана с легирующими добавками хрома и ниобия (60,1%Ti–32,4%Al–4,8%Nb–2,7%Cr). Синтез образцов из данного сплава был произведён при различных режимах. Значения перегрузки составляли 1g, 50g и 250g, содержание энергетической добавки αЭ = 0,3 и αЭ = 0,5, при перегрузке 250g. Выявлено: сильное влияние начальных параметров синтеза (величины перегрузки, массы смеси) и содержания алюминия и диоксида кальция в исходной смеси на характеристики СВС-процесса (скорость горения, выход целевых продуктов в металлический слиток, потери массы смеси при горении), состав и структуру целевого продукта. Определено, что увеличение содержания энергетической добавки приводит к росту скорости горения, а глубина выхода металлической фазы в слиток проходит через максимум в области содержания 30–40% масс, при этом, глубина разброса (потеря массы) непрерывно возрастает и при содержании 50% энергетической добавки выход металлической фазы в слиток уменьшается на 30% от массы исходной смеси. Зафиксировано, что с ростом перегрузки до 250 g глубина разброса снижается практически до 8%, а полнота выхода металлической фазы достигает расчетного значения 90-95%, способствуя механически легкому отделению оксидной составляющей от металлической. Результаты рентгеноструктурного фазового анализа полученных образцов показали, что состав продуктов образца сплава 4822 является двухфазным и состоит из γ-фазы TiAl и α2-фазы Ti3Al. При этом, результаты РФА вполне согласуются с результатами проведенных структурных исследований методами СЭМ и ЭДС.

Работа выполнялась в рамках Соглашения о предоставлении субсидии № 14.578.21.0040 (Тема № 3340202).