Сравнительное изучение микроструктуры и характеристик композитов Ti6Al4V/TiB, полученных различными методами порошковой металлургии

Ючао Сон$^{1,2}$, Александр Стасюк$^{1,2,3}$, Дмитрий Саввакин$^{1,2,3}$, Орест Ивасишин$^{1,2,3}$, Сяофен Сю$^{1,2}$

$^{1}$College of Materials Science and Engineering, Jilin University, CN-130012 Changchun, China
$^{2}$International Center of Future Science, Jilin University, CN-130012 Changchun, China
$^{3}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 13.12.2021. Скачать: PDF

В данной работе композиты на основе сплава Ti6Al4V, упрочнённого фазой TiB, были для сравнения синтезированы тремя порошковыми технологиями: прессованием и спеканием порошковых смесей, двухстадийным спеканием с использованием водородного воздействия на материал и спеканием с предварительным активированием порошков размолом. Простейший метод холодного прессования и спекания смесей на основе TiH$_2$ с лигатурой Al–V и порошком TiB$_2$ использован как стандартный для сравнения. Данный метод формирует пористую матрицу Ti6Al4V с неравномерным распределением частично прореагировавших боридных фаз, что не обеспечивает достаточных механических характеристик композита. Для достижения желаемой малопористой и однородной микроструктуры композита с дисперсными частицами фазы ТіB было исследовано ещё два подхода. Двухстадийное спекание с использованием водородного воздействия на материал включает наводораживание неоднородной пористой композитной структуры после первого спекания, размол для получения композитного порошка, который прессуется и спекается повторно. Альтернативным подходом является активация размолом порошков титана и TiB$_2$ с последующим смешиванием с порошками TiH$_2$ и лигатурой, компактированием и спеканием. Оба метода обеспечивают активацию спекания порошков с повышением плотности композита, достижением однородной микроструктуры и улучшенными механическими характеристиками по сравнению со стандартным методом получения композита. Из всех изученных методов получения композит Ti6Al4V/TiB, полученный с активационным размолом порошков, демонстрирует лучшие механические характеристики благодаря комбинации низкой пористости, однородности микроструктуры и приемлемого содержания примесей.

Ключевые слова: титаноматричные композиты, порошковая металлургия, прессование и спекание порошков, борид титана, гидрирование, микроструктура, пористость.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v44/i02/0211.html

PACS: 61.43.Gt, 61.72.-y, 62.20.-x, 81.05.Mh, 81.20.Ev


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. K. Morsi, J. Mater. Sci., 54: 6753 (2019). Crossref
  2. K. S. Ravi Chandran, K. B. Panda, and S. S. Sahay, JOM, 56: 42 (2004). Crossref
  3. G. Singh and U. Ramamurty, Prog. Mater. Sci., 100653 (2020). Crossref
  4. R. Pederson, R. Gaddam, and M.-L. Antti, Open Engineering, 2 (2012). Crossref
  5. Chao Cai, Shan He, Lifan Li, Qing Teng, Bo Song, Chunze Yan, Qingsong Wei, and Yusheng Shi, Composites Part B: Engineering, 164: 546 (2019). Crossref
  6. O. E. Falodun, B. A. Obadele, S. R. Oke, A. M. Okoro, and P. A. Olubambi, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 102: 1689 (2019). Crossref
  7. X. X. Li, C. Yang, H. Z. Lu, X. Luo, Y. Y. Li, and O. M. Ivasishin, J. Alloys Compd., 787: 112 (2019). Crossref
  8. R. Chaudhari and R. Bauri, Mater. Sci. Eng. A, 587: 161 (2013). Crossref
  9. R. Ramaswamy, B. Selvam, P. Marimuthu, and N. Elango, IJMPERD, 8: 433 (2018). Crossref
  10. H. Z. Niu, H. R. Zhang, Q. Q. Sun, and D. L. Zhang, Mater. Sci. Eng. A, 754: 361 (2019). Crossref
  11. M. Selva Kumar, P. Chandrasekar, P. Chandramohan, and M. Mohanraj, Mater. Characterization, 73: 43 (2012). Crossref
  12. O. M. Ivasishin, D. G. Savvakin, D. V. Oryshych, O. O. Stasiuk, and L. Yuanyuan, MATEC Web Conf., 321: 3009 (2020). Crossref
  13. D. H. Savvakin, M. M. Humenyak, M. V. Matviichuk, and O. H. Molyar, Mater. Sci., 47: 651 (2012). Crossref
  14. O. M. Ivasishin, D. G. Savvakin, F. H. Froes, and K. A. Bondareva, Powder Metall. Met. Ceram., 41: 382 (2002). Crossref
  15. G. A. Baglyuk, O. M. Ivasyshyn, O. O. Stasyuk, and D. G. Savvakin, Powder Metall. Met. Ceram., 56: 45 (2017). Crossref
  16. S. V. Prikhodko, P. E. Markovsky, D. G. Savvakin, O. O. Stasiuk, M. N. Rad, C. Choi, and O. M. Ivasishin, Microsc. Microanal., 24: 2218 (2018). Crossref
  17. P. E. Markovsky, D. G. Savvakin, O. M. Ivasishin, V. I. Bondarchuk, and S. V. Prikhodko, J. Mater. Eng. Perform., 28: 5772 (2019). Crossref