Разработка и исследование жаропрочных, жаростойких и износостойких порошковых материалов на основе Ni3Al (сплавы типа ВКНА), полученных с использованием технологии электроискрового плазменного спекания механически активированных порошков

В отчете представлены результаты исследований, выполненных по проекту РНФ № 21-79-00154 «Разработка и исследование жаропрочных, жаростойких и износостойких порошковых материалов на основе Ni3Al (сплавы типа ВКНА), полученных с использованием технологии электроискрового плазменного спекания механически активированных порошков». Целью проекта является повышение эксплуатационных характеристик порошковых сплавов на основе интерметаллида Ni3Al (на примере отечественных сплавов типа ВКНА) для работы в условиях высоких температур. Объектами исследования являются порошковые жаропрочные интерметаллидные сплавы типа ВКНА-1В и ВКНА-4У. В рамках выполнения проекта получены следующие результаты: 1. Исследовано влияние параметров предварительной механической активации на структуру спеченных материалов на основе Ni3Al. 2. Изучены условия синтеза и спекания методом SPS механически активированных порошковых смесей никеля, алюминия и легирующих элементов, соответствующих маркам сплавов ВКНА-1В и ВКНА-4У. 3. Установлена взаимосвязь между режимами спекания (меняющиеся параметры: температура нагрева, давление прессования и время выдержки) порошковых материалов и их фазовым и элементным составом. 4. Определены оптимальные режимы спекания и обоснованы рекомендации по управлению параметрами спекания для формирования однородной мелкозернистой структуры и достижения высокого комплекса механических свойств компактированных суперсплавов на основе интерметаллида Ni3Al. Впервые путем спекания in-situ компонентов сплавов были получены спеченные образцы с относительной плотностью 98–99% от справочной для литейных сплавов ВКНА-1В и ВКНА-4У. 5. Изучены особенности структурных превращений в материалах типа ВКНА, полученных по технологии электроискрового плазменного спекания, с использованием методов оптической и растровой электронной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии и дилатометрических методов. 6. Проведена предварительная оценка прочностных свойств по результатам микротвердости компактированных материалов. 7. Проведена оценка комплекса прочностных свойств спеченных материалов, соответствующих маркам сплавов ВКНА-1В и ВКНА-4У, при проведении испытаний на трехточечный изгиб и одноосное растяжение при комнатной температуре. 8. Проведен анализ особенностей пластической деформации и разрушения спеченных порошковых материалов на основе интерметаллида Ni3Al. 9. Установлена взаимосвязь между режимами спекания (меняющиеся параметры: температура нагрева, давление прессования и время выдержки) порошковых материалов и их комплексом механических свойств. 10. Получена и проанализирована зависимость предела прочности при растяжении от температуры нагрева (с шагом 200°С) для материалов на основе интерметаллида Ni3Al, сформированных методом SPS с предварительной механической активацией исходных порошков. 11. Изучены особенности структурных и фазовых превращений в компактированных суперсплавах на основе интерметаллида Ni3Al, полученных по технологии электроискрового плазменного спекания, при последующем нагреве. 12. Определена жаростойкость полученных материалов на основе алюминида никеля. 13. Определены триботехнические свойства полученных компактов в условиях трения скольжения и абразивного изнашивания. 14. Проведен сравнительный анализ поверхности разрушения спеченных материалов при комнатной температуре и при нагреве до 1100 °С. 15. Обоснован количественный состав исходных компонентов в порошковых смесях, обеспечивающий высокую работоспособность полученных материалов, как при комнатной температуре, так и при нагреве. 16. Результаты проведенных работ представлены на профильных конференциях. 17. Опубликованы две статьи и две статьи приняты в печать в научном журнале, индексируемом в базе данных Scopus или Web of Science (уровень Q2). Опубликованы две статьи, и одна статья принята в печать в научном журнале, рекомендованном ВАК.