Получение композита TiC-30 вес.% Fe методом электротеплового взрыва под давлением

В.Т. Телепа1, В.А. Щербаков2, А.В. Щербаков1
1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук, Черноголовка, Московская обл., ул.Академика Осипьяна, д.8, Россия, 142432
21. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук, Черноголовка, Московская обл., ул.Академика Осипьяна, д.8, Россия, 142432
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.
Получена: 09 июня 2016   Исправлена: 25 октября 2016   Принята: 25 октября 2016
Просмотры: 64   Загрузки: 19
Ссылки
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.]