RU2786628C1 - Способ получения градиентных материалов на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C - Google Patents
Способ получения градиентных материалов на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786628C1 RU2786628C1 RU2022118525A RU2022118525A RU2786628C1 RU 2786628 C1 RU2786628 C1 RU 2786628C1 RU 2022118525 A RU2022118525 A RU 2022118525A RU 2022118525 A RU2022118525 A RU 2022118525A RU 2786628 C1 RU2786628 C1 RU 2786628C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- max
- mixture
- phases
- materials based
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 19
- 229910016469 AlC Inorganic materials 0.000 description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical class [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 229910000951 Aluminide Inorganic materials 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- TXKRDMUDKYVBLB-UHFFFAOYSA-N methane;titanium Chemical compound C.[Ti] TXKRDMUDKYVBLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N oxozirconium Chemical compound [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 229910021324 titanium aluminide Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003110 molding sand Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), в частности, к получению изделий методом СВС-штамповки. Изобретение может быть использовано для получения градиентных материалов на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C, применяемых в авиационной, металлургической промышленности, машиностроении и двигателестроении. Способ получения градиентных материалов на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C включает приготовление экзотермической смеси порошков, прессование смеси в заготовку, инициирование реакции горения и последующее прессование продуктов горения. При приготовлении экзотермической смеси исходные компоненты смеси берут в мольном соотношении (x+1)Ti-(0,5-3)Аl-xС, где x=1 или 2, помещают спрессованную заготовку в стальную обечайку с отношением начальной высоты заготовки hн к конечной высоте деформированного материала hк, равным 1,5≤hн/hк≤3, и размещают ее на металлической подложке, после чего проводят синтез и последующее прессование. Обеспечивается упрощение изготовления градиентных материалов на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C с высокими механическими характеристиками. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 пр.
Description
Изобретение относится к области технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), в частности, к получению изделий методом СВС-штамповки. Изобретение может быть использовано для получения градиентных материалов на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C, применяемых в авиационной, металлургической промышленности, машиностроении и двигателестроении.
Целью изобретения является упрощение изготовления градиентных материалов на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C, получение материалов с повышенными механическими характеристиками.
Известен способ получения слоистых металлокерамических композиционных материалов (RU 2754419, B22F 3/23, B22F 7/02, 26.10.2020), который включает приготовление экзотермической смеси порошков, прессование заготовки, размещение ее в пресс-форме, инициирование реакции горения и прессование в условиях высокотемпературного сдвигового пластического деформирования при свободном сжатии продуктов горения, заготовку прессуют из чередующихся слоев экзотермических смесей, при этом один слой состоит из одного переходного металла, выбранного из ряда титан, никель, алюминий или смеси по меньшей мере одного переходного металла, выбранного из ряда титан, никель, алюминий и неметалла, выбранного из бора и углерода, а второй слой состоит из смеси по меньшей мере одного переходного металла, выбранного из ряда титан, никель, алюминий и неметалла, выбранного из бора и углерода, после инициирования реакции горения осуществляют задержку в течение заданного времени, после чего проводят прессование при перемещении боковых стенок пресс-формы в поперечном направлении под действием постоянного осевого давления 10-100 МПа, при этом инициирование реакции горения проводят спиралью с торца или с поверхности заготовки. К недостатку такого способа можно отнести сложность получения градиентных материалов на основе МАХ-фазы.
Известен способ получения композиционных материалов с градиентной структурой (RU 2 164 260 C1, С22С 1/04, B22F 3/12, С22С 29/00, 20.03.2001), который включает приготовление шихты, прессование и спекание в засыпке, шихту готовят из соединений, выбранных из группы, состоящей из карбидов, оксикарбидов, карбонитридов, нитридов с добавлением сталей или сплавов, содержащих элементы, способные испаряться в процессе спекания, а спекание проводят в вакууме при 1200-1500°С с выдержкой 10-300 мин, при этом одна из поверхностей прессовки свободна от засыпки. Изобретение позволяет получить композиционный материал с градиентной структурой, обладающий повышенной твердостью, прочностью и износостойкостью рабочей поверхности изделия. Недостатками указанного способа являются многостадийность технологического процесса и ограниченность способа по использованию в качестве материала пропитки только металлов с температурой плавления в диапазоне от 1200°С до 1500°С.
Известен способ получения керамического градиентного материала (RU 2 454 297 C1, B22F 3/12, С04В 35/64, С22С 1/10, 27.06.2012), который включает прессование заготовки и ее спекание, в качестве исходного материала используют высокодисперсный порошок в виде пересыщенных твердых растворов на основе ZrO2 с растворенными в нем компонентами, выбранными из группы оксидов-стабилизаторов тетрагональной фазы, при этом прессование заготовки проводят при давлении 550-800 МПа, а спекание при температурах 1500-1700°С с выдержкой в течение 1-5 ч. Полученный материал обладает повышенной устойчивостью к термическим воздействиям. Недостатком градиентного материала, полученного по данному способу, является сложность изготовления.
Известен способ получения керамического градиентного материала (RU 2 592 652 С2, B22F 3/10, С22С 29/12, С04В 35/64, 27.07.2016), который включает формование заготовки и ее спекание, сначала получают полидисперсный керамический порошок оксида металла или смесь порошков оксидов металлов плазмохимическим методом посредством распыления водных растворов солей металла или смесей солей металлов в плазму высокочастотного разряда через щелевую форсунку переменного сечения от 0,1 до 100 мкм, затем в полученный упомянутый порошок добавляют органическую связку, перемешивают и полученную формовочную смесь заливают в форму, выдерживают формовочную смесь для расслоения ее по фракциям и спекают полученную заготовку с изотермической выдержкой. Обеспечивается получение керамического градиентного материала со структурой, обеспечивающей равномерное изменение механических свойств по сечению изделия и имеющей высокую устойчивость к термическим воздействиям - не менее 200 циклов при температуре 1600°С. Недостатками данного способа являются многостадийность технологического процесса и относительная длительность изготовления.
Известен способ получения градиентных материалов из порошков и устройство для его осуществления (RU 2 401 180 С2, B22F 3/105, B23K 26/16, 10.10.2010), который включает последовательное нанесение слоев порошка из различных материалов при перемещении поршня рабочего бункера со спекаемым материалом и программируемое селективное спекание заданной области в плоскости каждого слоя, после спекания заданной области слоя поршень рабочего бункера со спеченным материалом перемещают вверх на толщину слоя, удаляют порошок из этого слоя, возвращают поршень в прежнее положение, наносят другой порошок в плоскости слоя и проводят его селективное спекание. Технический результат - повышение качества получаемого изделия при высоком КПД процесса спекания. Недостатком указанного способа является невозможность получения изделия, содержащее части из различных материалов в наносимом слое за один проход, что сокращает сортамент получаемых изделий.
Известен функционально-градиентный лист из композиционного материала с металлической матрицей (RU 2 429 936 С2, B22D 11/00, 27.09.2011). Изобретение относится к металлургии и предназначено для получения изделия из композиционного материала с использованием литейных валков или лент. Функционально-градиентное изделие из композиционного материала с металлической матрицей (КММ) имеет твердый центральный слой, обогащенный твердыми частицами, заключенными между наружными оболочками. Изделие получают посредством подачи расплавленного металла, содержащего твердые частицы, на пару движущихся литейных поверхностей, отверждения расплавленного металла и извлечения изделия из КММ из зазора между литейными поверхностями. Твердый центральный слой имеет более высокую концентрацию твердых частиц, чем любой из наружных слоев. Изделие из КММ сочетает легкость металлической обработки и улучшенные механические свойства. Недостатками данного изобретения является сложность изготовления функционально-градиентного листа, которая связана с контролем, поддержанием и выбором соответствующей скорости охлаждения расплавленного металла для обеспечения быстрого затвердевания наружных слоев металла, обеспечение равномерного распределения твердых частиц по всей металлической матрице.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ изготовления плит из керамических и композиционных материалов (RU 2657894, B22F 3/23, B22F 3/02, B22F 7/04, В32В 15/04, 18.06.2018), включающий приготовление экзотермической смеси порошков, прессование смеси в заготовку, помещение ее в пресс-форму, инициирование реакции горения и последующее прессование продуктов горения плунжером пресса под действием осевого давления 10-50 МПа при перемещении боковых стенок пресс-формы в поперечном направлении с обеспечением свободного сжатия продуктов горения. Недостатком данного способа является необходимость использования специальной конструкции пресс-формы, обеспечивающей перемещение боковых стенок при прессовании для получения материалов и изделий, что усложняет конструктивные особенности метода.
Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение изготовления градиентных материалов на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C, получение материалов с повышенными механическими характеристиками.
Технический результат достигается тем, что способ получения градиентных материалов на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C включает приготовление экзотермической смеси порошков, прессование смеси в заготовку, инициирование реакции горения и последующее прессование продуктов горения, при этом исходные компоненты смеси берут в мольном соотношении (x+1)Ti-(0,5-3)Al-xC, где x=1 или 2, помещают заготовку в стальную обечайку с отношением начальной высоты заготовки к конечной высоте деформированного материала равным 1,5≤hн/hк≤3 и размещают ее на металлической подложке, после чего проводят синтез и последующее прессование, причем заготовку предварительно нагревают до 50-400°С, инициирование волны горения проводят спиралью либо с торца заготовки, либо с ее поверхности.
Сущность предлагаемого способа заключается в прямом синтезе исходных компонентов титана, алюминия и сажи в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и последующего деформировании без применения специальной пресс-формы с обеспечением поперечного перемещения боковых стенок. Данные условия реализуются в условиях метода СВС-штамповке. В отличие от прототипа вместо пресс-формы используют обечайку, изготовленную из металла (железо, титан и др.), либо из стали. Обечайки готовят под размер необходимого изделия с дополнительным припуском по 5-10 мм с каждой стороны для последующей механической обработки поверхностей для придания им необходимой шероховатости. Толщину стенок обечайки выбирают в интервале 1-10 мм для обеспечения возможности их деформации при прессовании синтезированного материала, что способствует возникновению сдвиговых напряжений в синтезируемом материале, которые позволяют снизить уровень макротрещин и пор. Состав получаемых градиентных материалов выбирают из соображения получения МАХ-фаз двух возможных стехиометрий Ti2AlC, либо Ti3AlC2, для чего выбирают соотношение исходных компонентов равным (x+1)Ti-(0,5-3)Al-xC, где x=1 или 2. При x=1 образуется МАХ-фаза со стехиометрией Ti2AlC, а при x=2-Ti3AlC2. Выбранные составы порошковых смесей перемешивают в шаровых мельницах, просушивают в печах, далее прессуют на гидравлическом прессе заготовки под размер обечайки за вычетом толщины теплоизолятора. Высоту заготовки выбирают из соотношения начальной высоты заготовки к высоте деформированного материала равным 1,5≤hн/hк≤3. Высоту деформированного материала hк регулируют высотой обечайки и величиной давления прессования. При hн/hк<1,5 полученные градиентные материалы имеют повышенную пористость и макродефекты. При hн/hк>3 верхние слои сгоревшего материала остывают и теряют пластичные свойства, что затрудняет получить качественные материалы без дефектов на поверхности. Заготовки помещают в обечайку и на металлическую подложку (Фиг. 1). Металлическую подложку выбирают таким образом, чтобы ее температура плавления была не ниже температуры горения выбранного состава в условиях проведения СВС-штамповки для получения градиентного материала на подложке и с температурой плавления выше температуры горения выбранного состава для получения градиентного материала без металлической подложки. Толщину и материал подложки, например, из титана или железа, выбирают исходя из условий эксплуатации градиентного материала. Синтез осуществляют в автоматическом или ручном режиме по команде с блока управления, с помощью которого задают параметры процесса (время инициирования, время задержки перед прессованием, давление прессования, время выдержки под давлением). Вольфрамовой спиралью инициируют процесс горения в режиме СВС и после прохождения волны горения и заданного времени деформируют синтезированный материал плунжером пресса. Т.к. плунжер пресса имеет массивные габариты по сравнению с прессуемым материалом, за счет кондуктивного теплоотвода происходит интенсивное остывание синтезированного материала после прохождения волны горения. За счет малой толщины стенок обечайки теплоотвод с боковых поверхностей деформированного материала практически минимальный и осуществляется лишь за счет конвекции с окружающей средой. Эти факторы имеют важное значение для формирования градиентной структуры в синтезированных материалах, т.к. образование МАХ-фаз (Ti2AlC и Ti3AlC2) проходит в узком интервале температур 1350-1500°С из первоначально образованных из исходных компонентов в волне горения карбидов и алюминидов титана. За счет более интенсивного теплоотвода при контакте с плунжером пресса верхние слои деформированного материала остывают намного быстрее чем нижнее, что приводит к градиентному распределению температуры по высоте деформированного материала. За счет этого верхние слои находятся более короткое время при температурах 1350-1500°С, что приводит к неполному завершению процесса фазообразования МАХ-фаз (Ti2AlC или Ti3AlC2) из карбидов и алюминидов титана. Нижние слои более длительное время остывают и находятся более длительное время при температурах 1350-1500°С, что позволяет в большей степени взаимодействовать карбиду и алюминиду титана с образованием МАХ-фаз (Ti2AlC или Ti3AlC2). Таким образом материал в верхней части содержит в большей степени карбидные и интерметаллидные частицы. По мере приближения к металлической подложке содержание карбида и алюминида титана уменьшается за счет более полного их взаимодействия с образованием МАХ-фазы, что увеличивает ее содержание. Также на фазовый состав полученных градиентных материалов оказывает исходный состав смеси. Согласно данному изобретению исходный состав варьируют за счет изменения мольного соотношения исходных компонентов в диапазоне (x+1)Ti-(0,5-3)Al-xС. При содержании алюминия менее 0,5 моль в результате синтеза образуется в малом количестве интерметаллид алюминид титана, из-за чего в материале практически не наблюдают МАХ-фазу. С увеличением молярной доли алюминия повышается содержание интерметаллида, и как следствие МАХ-фазы. При превышении содержания алюминия более 3 моль синтезированный материал состоит из алюминида титана, расположенного в матрице из алюминия, местами упрочненного карбидными частицами. Для повышения температуры и скорости горения выбранных составов заготовку предварительно нагревают до 50-400°С. Нагрев более 400°С приводит к тепловому взрыву заготовки, а нагрев менее 50°С не вносит существенного вклада в повышение температуры и скорости горения.
Градиентную структуру в полученных материалах подтверждают результаты сканирующей электронной микроскопии и измерения твердости по высоте полученных материалов (Фиг. 2). На поверхности полученных материалов наблюдаются максимальные значения твердости (это обуславливается наличием наибольшего количества карбидных частиц). По мере приближения к металлической подложке твердость снижается за счет снижения количества карбидных частиц и увеличения количества МАХ-фазы.
Новизна предлагаемого способа состоит в одностадийном получении градиентных материалов на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C из исходных порошков титана, алюминия и сажи. Наличие градиентной структуры позволяет улучшить механические свойства полученных материалов.
Сущность предлагаемого способа подтверждается следующими примерами.
Пример 1. Приготавливают экзотермическую смесь порошков в следующем мольном соотношении: 2Ti-0,5Al-C, прессуют заготовку с отношением начальной высоты заготовки к конечной высоте деформированного материала равным hн/hк=1,5, помещают в обечайку и размещают на титановой подложке (ВТ 1-0) толщиной 2 мм. Заготовку предварительно нагревают до 400°С. Инициируют вольфрамовой спиралью волну горения в режиме СВС с торца заготовки, после прохождения волны горения и заданного времени прессуют продукты горения. В результате получают градиентный материал высотой 2,5 мм. Распределение твердости по высоте полученного материала приведено на Фиг. 2. Твердость поверхности полученного градиентного материала возросла в 4,9 раза по сравнению с твердостью исходной металлической подложки.
Пример 2. В условиях примера 1, отличающийся тем, что экзотермическую смесь порошков приготавливают в следующем мольном соотношении: 2Ti-Al-C, прессуют заготовку с отношением начальной высоты заготовки к конечной высоте деформированного материала равным hн/hк=2. Заготовку предварительно нагревают до 200°С. Инициируют вольфрамовой спиралью волну горения в режиме СВС с поверхности заготовки, после прохождения волны горения и заданного времени прессуют продукты горения. В результате получают градиентный материал высотой 3 мм. Распределение твердости по высоте полученного материала приведено на Фиг. 2. Твердость поверхности полученного градиентного материала возросла в 3,5 раза по сравнению с твердостью исходной металлической подложки.
Пример 3. В условиях примера 1, отличающийся тем, что экзотермическую смесь порошков приготавливают в следующем мольном соотношении: 3Ti-3Al-2C. Заготовку предварительно нагревают до 50°С. Заготовку прессуют с отношением начальной высоты заготовки к конечной высоте деформированного материала равным hн/hк=1,8. В результате получают градиентный материал высотой 2,75 мм. Распределение твердости по высоте полученного материала приведено на Фиг. 2. Твердость поверхности полученного градиентного материала возросла в 2,8 раза по сравнению с твердостью исходной металлической подложки.
Пример 4. Экзотермическую смесь порошков приготавливают в следующем мольном соотношении: 3Ti-Al-2C, прессуют заготовку с отношением начальной высоты заготовки к конечной высоте деформированного материала равным hн/hк=3. В результате получают градиентный материал высотой 3 мм. Распределение твердости по высоте полученного материала приведено на Фиг. 2. Твердость поверхности полученного градиентного материала возросла в 6,3 раза по сравнению с твердостью исходной металлической подложки.
Таким образом, предлагаемая совокупность признаков изобретения позволяет получать в одну технологическую стадию градиентные материалы на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C с улучшенными механическими характеристиками.
Полученные градиентные материалы на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C могут быть использованы в авиационной, металлургической промышленности, машиностроении и двигателестроении.
Claims (3)
1. Способ получения градиентных материалов на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C, включающий приготовление экзотермической смеси порошков, прессование смеси в заготовку, инициирование реакции горения и последующее прессование продуктов горения, отличающийся тем, что при приготовлении экзотермической смеси исходные компоненты смеси берут в мольном соотношении (x+1)Ti-(0,5-3)Аl-xС, где x=1 или 2, помещают спрессованную заготовку в стальную обечайку с отношением начальной высоты заготовки hн к конечной высоте деформированного материала hк, равным 1,5≤hн/hк≤3, и размещают ее на металлической подложке, после чего проводят синтез и последующее прессование.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заготовку предварительно нагревают до 50-400°С.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инициирование волны горения проводят спиралью либо с торца заготовки, либо с ее поверхности.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2786628C1 true RU2786628C1 (ru) | 2022-12-22 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479384C1 (ru) * | 2012-01-27 | 2013-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ Ti-Al-C |
| RU2657894C2 (ru) * | 2016-11-09 | 2018-06-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН) | Способ изготовления плит из керамических и композиционных материалов |
| RU2668638C1 (ru) * | 2017-09-20 | 2018-10-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ получения длинномерных цилиндрических стержней из материалов на основе Ti-Al-C |
| RU2697140C1 (ru) * | 2018-11-29 | 2019-08-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук | Способ получения порошка на основе тугоплавких соединений |
| CN110394449A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-11-01 | 西安交通大学 | 一种四元max相增强镍基高温抗氧化复合材料及其合成方法 |
| US10612382B2 (en) * | 2015-11-12 | 2020-04-07 | Ansaldo Energia Ip Uk Limited | Method for manufacturing gas turbine part |
| EP3689610A1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-08-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Max phase powder with a braze material and method |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479384C1 (ru) * | 2012-01-27 | 2013-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ Ti-Al-C |
| US10612382B2 (en) * | 2015-11-12 | 2020-04-07 | Ansaldo Energia Ip Uk Limited | Method for manufacturing gas turbine part |
| RU2657894C2 (ru) * | 2016-11-09 | 2018-06-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН) | Способ изготовления плит из керамических и композиционных материалов |
| RU2668638C1 (ru) * | 2017-09-20 | 2018-10-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ получения длинномерных цилиндрических стержней из материалов на основе Ti-Al-C |
| RU2697140C1 (ru) * | 2018-11-29 | 2019-08-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук | Способ получения порошка на основе тугоплавких соединений |
| EP3689610A1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-08-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Max phase powder with a braze material and method |
| CN110394449A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-11-01 | 西安交通大学 | 一种四元max相增强镍基高温抗氧化复合材料及其合成方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПРОКОПЕЦ А.Д. и др., Строение и механические характеристики слоистого композиционного материала на основе MAX-фазы Ti3AlC2, полученного методом свободного СВС-сжатия. Неорганические материалы, 2021, т. 57, N9, с.986-990. КОВАЛЕВ Д.Ю. и др., Фазообразование в системе Ti-Al-C при СВС. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2017, N4, с.11-18. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Konstantinov et al. | Ti-B-based composite materials: Properties, basic fabrication methods, and fields of application | |
| CN111386164B (zh) | 高硬度3d打印钢产品 | |
| Ervina Efzan et al. | Fabrication method of aluminum matrix composite (AMCs): a review | |
| US20110129380A1 (en) | Method and device for producing a workpiece, particularly a shaping tool or a part of a shaping tool | |
| Fu et al. | Composites fabricated by self-propagating high-temperature synthesis | |
| US6955532B2 (en) | Method and apparatus for the manufacture of high temperature materials by combustion synthesis and semi-solid forming | |
| RU2786628C1 (ru) | Способ получения градиентных материалов на основе МАХ-фаз системы Ti-Al-C | |
| CN112899510B (zh) | 一种TiC/Ni复合材料的原位反应合成方法 | |
| EP1390321B1 (de) | Metall-keramik-verbundwerkstoff und verfahren zu dessen herstellung | |
| US8999230B1 (en) | Near net shape fabrication of high temperature components using high pressure combustion driven compaction process | |
| Araoyinbo et al. | Overview of powder metallurgy process and its advantages | |
| RU2680489C1 (ru) | Способ изготовления многослойной износостойкой пластины | |
| Yang et al. | The preparation of TiAl-based intermetallics from elemental powders through a two-step pressureless sintering process | |
| Morsi et al. | Simultaneous combustion synthesis (thermal explosion mode) and extrusion of nickel aluminides | |
| RU2479384C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ Ti-Al-C | |
| RU2414991C1 (ru) | Способ получения керамических изделий с наноразмерной структурой | |
| CN113088909B (zh) | 一种镍铬合金溅射靶材及其热压制备方法 | |
| KR20120046488A (ko) | 나노구조 금속탄화물-금속간화합물의 복합재료 제조방법 | |
| RU2263089C1 (ru) | Способ получения композиционного материала | |
| RU2607114C1 (ru) | Способ получения изделий из тугоплавких материалов | |
| RU2816713C1 (ru) | Способ получения тугоплавкого материала | |
| Sharma et al. | Friction sintering of copper powder using a new rapid, cost effective and energy efficient process | |
| RU2792027C1 (ru) | Способ изготовления электродов для электроискрового легирования и электродуговой наплавки | |
| JP2599729B2 (ja) | 合金物品の造塊法 | |
| Capus | Advances in Powder Metallurgy Processing. |