Свойства композитов Ti-C-Н-Сu, механосинтезированных с использованием органических сред

М.А. Еремина1, С.Ф. Ломаева1, С.Н. Паранин2, С.В. Заяц2, В.В. Тарасов3, И.С. Трифонов4
1ФАНО России, ФГБУН, Физико-технический институт УрО РАН
2Институт Электрофизики УрО РАН
3ФАНО России, ФГБУН, Институт Механики УрО РАН
4ФГБОУ ВО Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова
Аннотация
Механосинтезом в жидких углеводородных средах (петролейный эфир, ксилол) и последующим магнитно-импульсным прессованием порошков  получены композиты системы Ti-C-Н-Сu. Исследовано их структурно-фазовое состояние, определены плотность, микротвёрдость и абразивная износостойкость.Механосинтезом в жидких углеводородных средах (петролейный эфир, ксилол) и последующим магнитно-импульсным прессованием порошков при 500°С в вакууме при амплитуде импульсов давления ~1.5 ГПа получены композиты системы Ti-C-Н-Сu. Для исследования выбраны концентрации Ti и Сu, обеспечивающие состав композита TiC (90 об.%) – Cu (10 об.%). Помимо этого получены композиты, легированные Cr и / или Ni, с соотношением Cu : (Cr,Ni) равным 80 : 20. Диаметр полученных компактов — 10 мм, толщина — 3 – 5 мм. Исследовано структурно-фазовое состояние композитов, определены их плотность, микротвёрдость и абразивная износостойкость. Полученные композиты имеют плотность 87 – 95 % от теоретического значения. Механосинтез в петролейном эфире в течение 3 ч протекает недостаточно полно, так как при последующем компактировании в фазовом составе композита помимо фаз интерметаллида CuTi2 и карбогидрида титана Ti2CH0.6 наблюдается значительная доля исходного титана. Композиты имеют слоистую микроструктуру. Механосинтез в ксилоле в течение того же времени позволяет получать композиты с двухфазной структурой Ti2CH0.6 + CuTi2. Увеличение времени механообработки до 6 ч приводит к появлению в составе полученных образцов интерметаллида CuTi. Механосинтез в ксилоле позволяет также получить 10 – 20 об.% фазы нестехиометрического карбида титана TiC с решёткой, обеднённой углеродом. Микротвёрдость всех полученных композитов, независимо от их химического и фазового составов, составляет ~5 ГПа. Величина абразивного износа на порядок ниже, чем для стали У13. Легирование Ni и / или Cr приводит к некоторому ухудшению износостойкости вследствие снижения доли TiC.
Получена: 11 мая 2017   Исправлена: 10 июля 2017   Принята: 21 августа 2017
Просмотры: 15   Загрузки: 2
Ссылки
1.
A. K. Garbuzova, G. V. Galevsky, V. V. Rudneva, L. S. Shiryaeva. Vestn. Sib. Industr. Univ. 1(7), 34 (2014). (in Russian) [А. К. Гарбузова, Г. В. Галевский, В. В. Руднева, Л. С. Ширяева. Вестн. Сиб. гос. индустр. унив. 1(7), 34 (2014).]
2.
B. H. Lohse, A. Calka, D. Wexler. J. Mater. Sci. 42, 669 (2007), DOI: 10.1007 / s10853‑006‑0291‑5
3.
S.‑M. Hong, J.‑J. Park, E.‑K. Park, K.‑Y. Kim, J.‑G. Lee, M.‑K. Lee, Ch.‑K. Rhee, J. K. Lee. Powd. Technol. 274, 393 (2015), https://doi.org / 10.1016 / j.powtec.2015.01.047
4.
L. L. Ye, and M. X. Quan. NanoStruct. Mater. 5(1), 25 (1995), https://doi.org / 10.1016 / 0965 – 9773 (95) 00012 – 4
5.
M. Sherif El-Eskandarany. J. Alloys Compnd. 305, 225 (2000), https://doi.org / 10.1016 / S0925–8388 (00) 00692 – 7
6.
T. Suzuki, M. Nagumo. Scr. Metall. Mater. 27(10), 1413 (1992), https://doi.org / 10.1016 / 0956-716X (92) 90093‑T
7.
T. Suzuki, M. Nagumo. Scr. Metall. Mater. 32(8), 1215 (1995), https://doi.org / 10.1016 / 0956-716X (95) 00128‑I
8.
M. Nagumo, T. Suzuki, and K. Tsuchida. Mater. Sci. Forum Vols. Trans. — Switzerland: Tech. Publications. 225 – 227, 581 (1996), DOI:10.4028 / www.scientific.net / MSF.225 – 227.581
9.
M. Nagumo. Mater. Trans., JIM. 36 (2), 170 (1995), http://doi.org / 10.2320 / matertrans1989.36.170
10.
J. Rexer. Ternary metal-carbon-hydrogen compounds of some transition metals. Retrospective theses and dissertations. Paper 2073, 44 (1962).
11.
I. Khidirov, B. B. Mirzaev, N. N. Mukhtarova, Kh. M. Kholmedov, S. Yu. Zaginaichenko, D. V. In: B. Baranowski, S. Y. Zaginaichenko, D. V. Schur, V. V. Skorokhod, A. Veziroglu (eds) Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems. NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security. Springer, Dordrecht, 663 (2007), DOI: 10.1007 / 978‑1‑4020‑8898‑8_83
12.
I. Khidirov. Russ. J. Inorg. Chem. 62(4), 498 (2017).
13.
V. V. Tarasov, S. Yu. Lokhanina, A. V. Churkin. Diagn. Mater. 76(4), 57 (2010). (in Russian) [В. В. Тарасов, С. Ю. Лоханина, А. В. Чуркин. Зав. лаб. Диагн. матер. 76(4), 57 (2010).]
14.
S. F. Lomayeva. Phys. Met. Metallogr. (in Russian) [С. Ф. Ломаева. Физ. Мет. Металловед. 104(4), 403 (2007).], DOI: 10.1134 / S0031918X07100092