Центробежная СВС-металлургия сплавов на основе Mo-Si-B

Работа посвящена исследованию основных закономерностей центробежной СВС-металлургии сплавов, пределы горения смесей и оптимальные области получения литых сплавов на основе Mo (Mo-Si-B, Mo-Si-B-Nb и Mo-Si-B-Ti-C) из смесей термитного типа MoO3/Al/Si/B, MoO3/Nb2O5/Al/Si/B и MoO3/Al/Si/B/Ti/C. Экспериментально исследовано, что в оптимальной области параметров для получения литого сплава Mo-Si-B формируются 3 фазы- (Mo)р, Mo3Si, Mo5SiB2; основу сплава составляет фаза твёрдого раствора молибдена (Mo)р, в которой по границам зёрен распределены фазы Mo5SiB2 и Mo3Si; при введении в состав сплава ниобия, новых фаз не образуется поскольку Nb растворяется в фазах (Mo)р, Mo3Si и Mo5SiB2; при введении в состав сплава Ti и C формируются фазы (Mo)р, Mo5SiB2, (Mo, Ti)2C и (Mo, Ti)C. Показано, что горение смесей MoO3/Al/Si/B и MoO3/Nb2O5/Al/Si/B в атмосферных условиях сопровождается интенсивным разбросом продуктов горения, причиной которого является выделение газа из продуктов горения. Потеря массы достигает 90% вес. Введение в смесь MoO3/Al/Si/B и MoO3/Nb2O5/Al/Si/B элементных составов Mo/Si/B, Mo/Si/B/Nb, Ti/C, а также проведение горения под воздействием перегрузки в интервале 40-500 g позволяет подавить разброс и получить литые сплавы с массой и химическим составом, близкими к расчётным значениям. Предложена качественная модель горения и образования Mo-Si-B из смеси MoO3/Al/Si/B+α(Mo/Si/B) в волне горения, включающая плавление MoO3 и последующее кипение (без разложения) при Т = 1480 К; фильтрацию паров MoO3 по исходной смеси в зону химического превращения; воспламенение и последующее горение Al в парах MoO3; тепло- и массообмен высокотемпературных продуктов горения с «холодными» компонентами смеси, которые после разогрева вступают в химические взаимодействия с образованием конечных продуктов горения, сплава Mo-Si-B и шлака Al2O3. Установлено, что увеличение массы смесей MoO3/Al/Si/B/Al2O3 и MoO3/Nb2O5/ Al/Si/B/Al2O3 от 20 г до 1 кг приводит к существенному увеличению полноты выхода целевого продукта в слиток (на 20-30%), при этом состав и структура литых сплавов практически не изменяется. Разработан способ изготовления жаропрочных сплавов на основе молибдена (патент РФ № 2776265 от 20.04.2021) при использовании центробежной СВС-металлургии в литейных периклазовых тиглях и стальных формах с набивной футеровкой из корунда для получения крупных слитков сплавов на основе Mo (до 1,5 кг); увеличение массы исходных смесей до 2,5 кг приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта в слиток без изменения состава и структуры литых сплавов; сплавы и способ их получения имеют перспективу промышленного освоения в авиационном двигателестроении для производства лопаток газотурбинных двигателей нового поколения.