Взаємодія дибориду титану з залізом та нержавіючою сталлю Х18Н10Т

Анотація

Досліджено взаємодію дибориду титану з залізом і його сплавом Х18Н10Т в інтервалі температур 1200–1850 °C. Встановлено, що твердофазна взаємодія на границі контакту відсутня. У високотемпературній області взаємодія протікає за механізмом контактного плавлення, характерного для евтектичних систем. Контактне плавлення в парі залізо–диборид титану відбувається при температурі ~1400 °С, в парі Х18Н10Т–диборид титану — при ~1340 °С. Утворена рідка фаза змочує поверхню дибориду титану з крайовим кутом змочування ~40 град. Підвищення температури  до 1450 °C не змінює значення крайового кута, і крапля по поверхні не розтікається. Дослідження сплавів показало, що концентраційними точками евтектики є 9 ± 2% (мас.) TiB₂ для системи Fe–TiB₂ і 6–7% (мас.) TiB₂ — для Х18Н10Т–TiB₂. Фазовий склад залежить від кількості дибориду титану в сплаві. Встановлено, що в системі Fe–TiB₂ закристалізований сплав залишається з вихідним фазовим складом (Fe, TiB₂), але вже у вигляді до-, заевтектичної або евтектичної структури. При високому вмісті ТіВ₂ у структурі сплаву виявлено вихідний диборид титану, який не взяв участі в реакції взаємодії. У сплавах системи Х18Н10Т–TiB₂, крім основних компонентів (нержавіючої сталі і дибориду титану), до структури додаються невелика кількість TiC і σ-фази (Cr_0,56Fe_0,46) — продукти розкладання нержавіючої сталі. Отримані дані свідчать про те, що залізо в контакті з диборидом титану може працювати до температури 1400 °С, а його сплав Х18Н10Т  — до 1300 °С. Залізо та сплави на його основі є перспективними для використання як матриці композиційних матеріалів на основі дибориду титану, де металевою зв’язкою слугує чисте залізо або сплави на його основі, а твердою та зносостійкою складовою — диборид титану.