Аннотация
Представленная работа рассматривает возможности получения сверхтвердого тугоплавкого материала (кермета) на основе плавленого карбида титана методом электротеплового взрыва (ЭТВ) с силовым прессованием и формовкой изделия с задаваемой формой поверхности. Регулируя процесс горения при экзотермической реакции, стимулированной электрическим током, можно получать металлокерамические композиты (керметы) на основе плавленых сверхтвердых тугоплавких материалов. Поставленная задача решалась с использованием метода ЭТВ под давлением в области высоких температур – температура плавления карбида титана Тпл ≈ 3054К. Процесс предусматривает уменьшение технологических операций и удешевление производства. Простота метода и технологичность процесса позволяют объединить, как химический синтез порошков, плавление, так и их формование, т.е. горячее прессование. В работе представлены результаты высокотемпературного синтеза стехиометрической смеси порошков: титана, углерода (сажа), железа – методом электротеплового взрыва при Т ≈ 3500 К. Получен композит TiC-30 вес.% Fe со средней плотностью ρ = 5,15 г/см3, микротвердостью по Виккерсу 19,37 ГПа. Время синтеза составило порядка 7÷10 сек, скорость нагрева 150 К/с при плотности тока j = 14 МА/м2. Композит получили в специальной пресс-форме, позволяющей проводить экзотермический синтез при высокой температуре Т ≈ 3500 K и давлении 50 МПа со скоростью нагрева 150 К/сек. Рентгенограмма и микроструктурный анализ показали полный синтез исходных реагентов, который представляет двухфазную систему – композит TiC-30 вес.% Fe (кермет). Округлые частицы карбида титана указывают на жидкофазное происхождение системы. Метод ЭТВ позволяет в одностадийном режиме проводить химический синтез, плавление и горячее прессование порошков с заранее задаваемой формой поверхности.
Ссылки (8)
1. A. G. Merzhanov. Combustion and Synthesis of Materials. Chernogolovka. Izd. ISMAN. (1998) 511 p [inRussian] [А. Г. Мержанов. Процессы горения и синтез материалов. Черноголовка Изд-во ИСМАН (1998), 511 с.].
2. A. G. Merzhanov, A. S. Mukasyan, Tverdoplamennoe gorenie (Solid-Flame Combustion), Moscow: Torus Press, 2007. [inRussian] [А. Г. Мержанов, А. С. Мукасьян. Твердопламенное горение, Изд-во Москва «Торус пресс» (2007) 336 с.].
3. A. S. Rogachev, A. S. Mukasyan. Combustion for Materials Synthesis. Boca Ration - London - New York, CRC Press. (2015) 421 p [inRussian] [А. С. Рогачев, А. С. Мукасьян. Горение для синтеза материалов: введение в структурную макрокинетику.М. Физматлит. 2012. 398 с.].
4. S. S. Kiparisov, Yu. V. Levinskii, A. P. Petrov, Karbid titana: Poluchenie, svoistva, primenenie (Titanium Carbide: Preparation, Properties, Application), Moscow: Metallurgiya, 1987. [inRussian] [С. С. Кипарисов, Ю. В. Левинский, А. П. Петров. Карбид титана, получение, свойство, применение. Изд-во Москва «Металлургия» (1987) 216 с.].
5. V. A. Shcherbakov, A. N. Gryadunov, V. T. Telepa andA.V. Shcherbakov. Int. J. Self-Propag High-Temp.Synth. 25 (1), 39 - 42 (2015).
6. V. A. Shcherbakov, V. T. Telepa, A. V. Shcherbakov. Ind. J. Self-Propag High-Temp. Synth. 24 (4) 251 - 252 (2015).
7. V. A. Shcherbakov, V. T. Telepa andA.V. Shcherbakov. Composites and nanostructures 8 (1) 70 (2016) [in Russian] [В. А. Щербаков, В. Т. Телепа, А. В. Щербаков. Композиты и наноструктуры. 8 (1) 70 (2016)].
8. S. S. Kiparisov, G. A. Libenson, Poroshkovaya metallurgiya (Powder Metallurgy), Moscow: Metallurgiya, 1991. [inRussian] [С. С. Кипарисов, Г. А. Либенсон, Порошковая металлургия, Москва «Металлургия» (1991) 431 с.].