Мікроструктура та механічні характеристики шаруватих матеріялів на основі титану, виготовлених методом змішаної елементарної порошкової металурґії

Д. Г. Саввакін$^{1}$, О. М. Івасишин$^{1}$, О. О. Стасюк$^{1}$, Д. В. Оришич$^{1}$, О. В. Зацарна$^{1}$, Б. Я. Меламед$^{1}$, Н. В. Ярова$^{2}$, Л. М. Ященко$^{2}$, П. Є. Марковський$^{1}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, вул. Харківське шосе, 48, 02160 Київ, Україна

Отримано: 30.01.2025; остаточний варіант - 28.04.2025. Завантажити: PDF

Методом пресування та спікання порошку гідриду Титану та порошкових сумішей на його основі одержано малопористі технічно чистий титан, стоп Ti–6Al–4V та металоматричні композити, зміцнені додаванням до цих матеріялів частинок TiC. Потенціял зміни механічних характеристик в залежності від хемічного складу матриці та вмісту частинок TiC в межах 10–40% було оцінено під час випробування на стиск і мірянням твердости. Пористий (60–64% пор) технічно чистий титан, одержаний з використанням порошків гідриду Титану та пороутворювача, просочено полімерами на основі епоксиуретану й епоксиду для підвищення здатности до деформування. Полімери на основі епоксиуретану під час випробувань на стиск поліпшують міцність і деформаційні характеристики, які визначають поліпшене вбирання енергії. Різні комбінації шарів малопористих металоматричних композитів і стопів, а також пористого титану було з’єднано полімерами з формуванням шаруватих структур. Механічну поведінку шаруватих структур досліджено під час випробувань на триточковий вигин. Показано вплив проміжного шару пористого титану на пониження міцности та модуля Юнґа за одночасного поліпшення деформаційної здатности шаруватих структур. Правильний вибір комбінацій вказаних матеріялів і товщини окремих шарів дає можливість керовано реґулювати показники міцности, пластичности та здатности до вбирання енергії під час деформування шаруватих матеріялів.

Ключові слова: шаруваті матеріяли на основі титану, стопи та металоматричні композити, пористий титан, полімер, механічні характеристики.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i08/0857.html

PACS: 61.43.Gt, 62.20.D-, 62.20.Qp, 81.05.Ni, 81.05.Rm, 81.20.Ev, 81.40.-z


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. M. Übeyli, R. O. Yıldırım, and B. Ögel, Mater. Design, 28, Iss. 4: 1257 (2007).
  2. Y. H. Cheng, H. Wu, R. G. Zhao, and F. Zhou, J. Constructional Steel Research, 197: 107502 (2022).
  3. R. Yadav, M. Naebe, X. Wang, and B. Kandasubramanian, RSC Advances, 6: 116 (2016).
  4. W. Gooch, Advances in Ceramic Armor VII: Ceramic Engineering and Science Proceedings (Eds. J. J. Swab, S. Widjaja, and D. Singh) (American Ceramic Society: 2011), p. 1931.
  5. R. Stopforth and S. Adali, Defence Technol., 15, Iss. 2: 186 (2019).
  6. J. S. Montgomery, M. G. H. Wells, B. Roopchand, and J. W. Ogilvy, JOM, 49: 45 (1997).
  7. J. C. Fanning, J. Mater. Eng. Perform., 14: 686 (2005).
  8. S. V. Prikhodko, O. M. Ivasishin, P. E. Markovsky, D. G. Savvakin, and O. O. Stasiuk, Proc. NATO SPS Cluster Workshop on Advanced Technologies (Sept. 17–18, 2019) (Leuven: Springer: 2020), p. 127.
  9. O. M. Ivasishin, P. E. Markovsky, D. G. Savvakin, O. O. Stasiuk, M. N. Rad, and S. V. Prikhodko, J. Mater. Process. Technol., 269: 172 (2019).
  10. P. E. Markovsky, D. G. Savvakin, O. O. Stasyuk, M. Mecklenburg, M. Pozuelo, C. Roberts, V. Ellison, and S. Prikhodko, Mater. Design, 234: 112208 (2023).
  11. A. Petterson, P. Magnusson, P. Lundberg, and M. Nygren, Int. J. Impact Eng., 32, Iss. 1–4: 387 (2005).
  12. R. M. Gamache, C. B. Giller, G. Montella, D. Fragiadakis, and C. M. Roland, Mater. Design, 111: 362 (2016).
  13. D. G. Savvakin, M. M. Humenyak, M. V. Matviichuk, and O. H. Molyar, Mater. Sci., 47: 651 (2012).
  14. O. M. Ivasishin and D. G. Savvakin, Key Eng. Mater., 436: 113 (2010).
  15. O. M. Ivasishin, D. G. Savvakin, M. M. Humenyak, and O. B. Bondarchuk, Key Eng. Mater., 520: 121 (2012).
  16. Titanium Powder Metallurgy: Science, Technology and Applications (Eds. Ma Qian and F. H. Froes) (Elsevier: 2015).
  17. Z. Z. Fang, J. D. Paramore, P. Sun, K. S. Ravi Chandran, Y. Zhang, Y. Xia, F. Cao, M. Koopman, and M. Free, Int. Mater. Rev., 63, Iss. 7: 407 (2018).
  18. J. C. Wang, J. Mater. Sci., 19: 801 (1984).
  19. B.-K. Jang and H. Matsubara, Mater. Lett., 59, Iss. 27: 3462 (2005).