Разработка металлокерамических слоистых композиционных материалов на основе моноборида титана и МАХ-фаз системы Ti-Al-C в условиях свободного СВС-сжатия

Работа посвящена исследованию закономерностей фазо- и структурообразования при формировании металлокерамических слоистых композиционных материалов на основе моноборида титана и МАХ-фаз Ti3AlC2 и Ti2AlC в условиях свободного СВС-сжатия, изучению влияния состава исходных шихтовых заготовок и технологических параметров процесса на структуру и свойства разрабатываемых композитов. Выявлен характер температурных профилей, возникающих при горении и последующем деформировании в условиях свободного СВС-сжатия, на основе термопарных измерений для составов TiB – (20-40) масс. % Ti, в том числе с промежуточным интерметаллидным слоем TixAl (где х=1, 1.5, 3), МАХ-фаз составов 3Ti-1Al-2C и 2Ti-1,5Al-1C, расположенных на титановых подложках (ВТ1-0, ВТ6). Впервые изучены закономерности влияния состава металлокерамических слоев и технологических параметров свободного СВС-сжатия на фазовый состав, структуру, физико-механические и трибологические свойства слоистых металлокерамических композиционных материалов на основе моноборида титана составов TiB – (20–40) масс. % Ti, в том числе с промежуточным интерметаллидным слоем TixAl (где х=1, 1.5, 3), МАХ-фаз Ti3AlC2 и Ti2AlC при использовании компактных титановых подложек (ВТ1-0, ВТ6), а также при использовании исходного слоя титана в виде порошка. Установлена возможность использования свободного СВС–сжатия в качестве нового способа получения слоистых композиционных материалов на основе МАХ-фаз Ti3AlC2 и Ti2AlC на титановой подложке (ВТ1-0, ВТ6). Выявлено, что при горении и высокотемпературном сдвиговом деформировании, путем изменения состава шихты и условий синтеза, возможно получать СКМ с МАХ-фазами с заданными стехиометрией Ti2AlC и Ti3AlC2 и размером зерна, дополнительно in-situ упрочненные карбидными и интерметаллидными частицами. Впервые показано, что переходная зона между металлокерамическими слоями на основе TiB/Ti и МАХ-фаз (Ti2AlC и Ti3AlC2) и титановой подложкой формируется за счет диффузии и конвективного перемешивания продуктов синтеза. Граница раздела между металлокерамическим материалом и титаном имеет волнообразную структуру и регулируется технологическими параметрами свободного СВС-сжатия. Полученные в ходе работы результаты имеют, как фундаментальное значение для понимания процессов фазо- и структурообразования металлокерамических слоистых композиционных материалов в условиях горения и высокотемпературного сдвигового деформирования, так и прикладное значение при использовании полученных композиционных материалов на основе TiB – (20–40) масс. % Ti, МАХ-фаз составов 3Ti-1Al-2C и 2Ti-1,5Al-1C, а также материалов на основе моноборида титана с промежуточным интерметаллидным слоем TixAl (где х=1, 1.5, 3), расположенных на титановых подложках для создания бронестойких материалов, мишеней для магнетронного напыления, в качестве конструкционных и функциональных материалов различного назначения методом свободного СВС-сжатия.