Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва:

О. С. Манакова, аспирант, e-mail: Manakova_ol@mail.ru
Е. А. Левашов, зав. каф.

В. В. Курбаткина, доцент

В работе изучено влияние металлической связки на структуру и свойства дисперсионно-твердеющих композиционных материалов системы Ti – Zr – C, полученных по технологии силового СВС-компактирования. Влияние на фазовый состав продуктов синтеза оказывают не только содержание и состав связки, но и концентрация Zr в реакционной смеси. В случае, когда циркония <12 %, продукты синтеза двухфазны и состоят из двойного карбида титана (Ti, Zr)C и интерметаллида. При содержании Zr >12 % наряду со связкой образуются две карбидные фазы (Ti,Zr)C и (Zr,Ti)C. Состав связки зависит от ее количества в смеси. При содержании связки 5 % в продуктах синтеза образуется соединение (Ni,Co)(Ti,Zr)₂, что соответствует твердому раствору на основе фазы Лавеса NiTi₂, а при 20–30 % связки — соединению Ti(Ni,Co). После отжига СВС-продукта в вакууме при температуре 900 ^оС в течение 4 ч число карбидных фаз во всех образцах уменьшается, а интерметаллидных возрастает. Кроме того, в образцах с содержанием Zr >23 % фазовый состав связки после термообработки меняется: помимо Ti(Ni,Co) обнаружены наноразмерные выделения избыточной фазы Лавеса ZrCo₂. Для исследования стадийности процессов фазо- и структурообразования в волне горения дисперсионно-твердеющих материалов в системе Ti – Zr – C со связкой были проведены эксперименты по закалке волны горения в медном клине методом остановленного фронта горения (ОФГ). Результаты экспериментов по исследованию состава и структуры характерных участков ОФГ, а также РФА синтезированных и отожженных образцов позволили предположить последовательность стадий структурообразования (стадийность) при синтезе дисперсионно-твердеющего керамического материала Ti – Zr – C + связка. Введение в реакционную смесь относительно легкоплавких компонентов связки, образующих в зоне горения расплав, приводит к значительному уменьшению остаточной пористости компактных СВС-продуктов c 11,0 до 1,3 % и повышению механических свойств.

Работа выполнена при финансовой поддержке АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы», государственный контракт № 3.30122011 от 30.12.2011 г.

1. Левашов Е. А., Рогачев А. С., Курбаткина В. В., Максимов Ю. М., Юхвид В. И. Перспективные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. — М. : МИСиС, 2011.
2. Levashov E. A., Shtansky D. V., Lobov A. L., Borovinskaya I. P. Structure and Properties of a New Disperse-Hardening Alloy Based on Titanium Carbide obtained by the SHS Method // Int. J. SHS. 1994. Vol. 2, N 2. Р. 165.
3. Левашов Е. А., Штанский Д. В., Лобов А. Л., Богатов Ю. В., Мержанов А. Г. Структура и свойства нового дисперсионно-твердеющего сплава на основе карбида титана, полученного методом СВС // Физика металлов и металловедение. 1994. Т. 77, вып. 2. C. 118–124.
4. LaSalvia J. C., Kim D. K., Meyers M. A. // J. Mater. Sci. and Engineering. 1996. Vol. 206 A. Р. 71.
5. Levashov E. A., Vyushkov B. V., Egorychev K. N., Borovinskaya I. P. Technological Aspects of Manufacturing New Synthetic Titanium and Molybdenum Carbide-based Tool Materials // Int. J. SHS. 1996. Vol. 5, N 3. Р. 293.
6. Левашов E. A., Штанский Д. В., Вьюшков Б. В., Штанская Е. В. Закономерности формирования структуры сплавов на основе карбида титана в системах TiC – Mo – Ni и TiC – Mo в процессе СВС-компактирования // Физика металлов и металловедение. 1994. Т. 78, № 4. Р. 147.
7. Курбаткина В. В., Левашов Е. А., Подгорный Д. А. Композиционные материалы с микроградиентной структурой зерен // Цветные металлы. 2006. № 2. C. 61–64.
8. Левашов Е. А., Курбаткина В. В., Зайцев А. А., Рупасов С. И., Пацера Е. И., Зубавичус Я. В., Велигжанин А. А. Структура и свойства дисперсионно-твердеющих керамических материалов в системах Ti – Zr – C и Ti – Ta – C // Физика металлов и металловедение. 2010. Т. 109, № 1. С. 102–112.
9. Moskowitz D., Humenic M. // Int. J. Powder Metall. and Powder Techn. 1976. Vol. 23. P. 224–229.
10. Moskowitz D., Humenic M. // Modern Development in Powder Metallurgy. — Princeton, 1981. Vol. 14. P. 307–320.
11. Холлек Х. Двойные и тройные карбидные и нитридные системы переходных металлов : справочник. — М. : Металлургия, 1988.