Отчет о научно-исследовательской работе по теме ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СМАЧИВАНИЯ, РАСТЕКАНИЯ И ПРОПИТКИ РАСПЛАВАМИ НА ОСНОВЕ СЕРЕБРА И МЕДИ В НОВОМ КЛАССЕ СЛОИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МАХ ФАЗ В СИСТЕМАХ (CR, MN, V)-AL-C (промежуточный, этап 2)

В работе изучалось взаимодействие расплавов двухкомпонентной системы Al-Cu и галлия с МАХ - фазами Cr2AlC и (Cr1-xMnx)2AlC при температурах до 1200 оС. МАХ - фазы были синтезированы методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. В работе показано, что расплав чистого алюминия при высоких температурах равномерно растворяет МАХ - фазу, не смачивая ее и не впитываясь в пористое пространство. Взаимодействие с расплавом расплава чистой меди приводит к распаду МАХ - фаз и образованию жесткого каркаса из карбида хрома, пропитанного бронзой Cu(Al,Cr). Варьируя содержание алюминия в меди, можно предотвратить полный распад МАХ-фазы, при этом произвести пропитку и спайку порошка MAX - фазы, получив механически прочный материал. Наряду со смачиванием в работе измерялась кинетика пропитывания расплавом Al – 30 ат. % Cu МАХ - фазы и оценена энергия активации этого процесса. Показали, что переход от чистого алюминия к чистой меди сопровождается изменением характера взаимодействия: от исключительно растворения МАХ-фазы в чистом алюминии к ее распаду в контакте с чистой медью и образованию композиционного материала «бронза-карбид хрома». Измерения микротвердости в пропитанной Al + 33 ат. % Cu пористой (Cr0.95Mn0.05)2AlC и распавшейся в контакте с расплавом меди МАХ-фазе показали небольшое увеличение механических свойств в первом случае и сильное увеличение твердости во втором. Обнаружен метод получения металломатричного композита, упрочненного субмикронным каркасом карбида хрома из МАХ - фаз в качестве прекурсора. Изучали поведение капель чистого галлия объемом около 9 и 42 мкл на поверхности пористой (20 %) МАХ - фазы Cr2AlC при нагревании до температуры 1200 °C в условиях высокого вакуума. При указанной температуре галлий начинает интенсивно взаимодействовать с МАХ - фазой, растекаясь по ней и поглощаясь в течение десятых долей секунды. Анализ микроструктуры и состава поперечного сечения после поглощения и охлаждения свидетельствует о растворении галлия в Cr2AlC, в результате чего образуется Cr2(Al1-xGax)C (с максимумом x = 0,20). Определены скорость фильтрации, температура перехода «несмачивание-смачивание», углы контакта и характер термических процессов. В результате пропитки пористый Cr2(Al1-xGax)C проявил повышенную механическую прочность.