In situ исследования возможностей производства композиционных материалов системы "титан - триалюминид титана" с модифицированной структурой интерметаллида с использованием метода дифракции рентгеновского синхротронного излучения

В отчете представлены результаты исследований, выполненных по проекту № 20-33-70016 «In situ исследования возможностей производства композиционных материалов системы "титан - триалюминид титана" с модифицированной структурой интерметаллида с использованием метода дифракции рентгеновского синхротронного излучения». Целью работы являлось выявление эффективных модификаторов структуры триалюминида титана, формирующегося в металл-интерметаллидном композиционном материале типа "титан - триалюминид титана", изготовление композита такого типа методом искрового плазменного спекания и оценка влияния модифицированной структуры триалюминида титана на трещиностойкость композита. В течение первого года выполнения проекта были получены данные о поведении трехкомпонентных систем Ti-Al-M, где М - Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Co, Cr, Fe, Mn в условиях нагрева до 830 и 1250 оС. Были изучены фазовые превращения, происходящие при нагреве порошковых смесей из чистых компонентов in situ методом дифракции рентгеновского синхротронного излучения. Полученные результаты оценивались с позиции возможности формирования трехкомпонентного твердого раствора с решеткой типа L12, характеризующегося повышенным уровнем пластичности, по сравнению с Al3Ti тетрагональной модификации, в выбранных температурно-временных условиях. Было установлено, что L12-твердый раствор стабилизируется в системах с Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Mn и Zn. Добавление в смесь Co, Cr и Fe к стабилизации твердого раствора на базе L12 не приводит. Степень эффективности легирующих элементов оценивалась с точки зрения возможности стабилизации максимальной доли триалюминида титана кубической модификации и формирования минимального количества побочных продуктов реакции. Наиболее эффективными модификаторами являются металлы с ГПУ и ГЦК структурой, характеризующиеся низкой температурой плавления и не формирующие с алюминием тугоплавких двойных соединений. В качестве модификаторов триалюминида титана в составе слоистого композита на втором этапе выполнения проекта были выбраны Zn, Ag и Mn. Структурный анализ показал, что единственным легирующим элементом, обеспечивающим формирование слоев с L12 структурой в слоистом композите, является серебро. Оценка вязкости разрушения проводилась методом трехконечного изгиба. Испытания показали, что композит с L12 структурой триалюминида титана характеризуется вязкостью разрушения, на 60 % превышающей вязкость разрушения композита со слоями немодифицированного триалюминида титана.