Особливості взаємодії дибориду титану з нікелем та його сплавом Ni–20% Cr (ніхром)

Анотація

Досліджено взаємодію в системах Ni–Ti–B та Ni–Ti–В–Cr вздовж розрізів Ni–TiB₂ та (Ni–20% Cr)–TiB₂. Встановлено, що в системі Ni–TiB₂ при твердофазній взаємодії до температури 1200 °C нові продукти реакції не утворюються. У випадку (Ni–20% Cr)–TiB₂ при 1200 °С утворюється нова фаза — Cr₂B товщиною ~5 мкм. Початком контактного плавлення в системі Ni–TiB₂ є температура вище 1200 °C, в системі (Ni–20% Cr)–TiB₂ — вище 1180 °С. У системі (Ni–20% Cr)–TiB₂ утворена рідина змочує диборид титану з кутом 50 град, при підвищенні температури до 1450 °С контактна рідина повністю розтікається по поверхні ТіB₂. Під час контактного плавлення формуються зони з різним фазовим складом: диборид титану; Ni₃B і TiB; Ni та ТіВ; чистий нікель. Тому розглянуті системи є евтектичними, і на своїх квазібінарних діаграмах вздовж розрізів Ni–TiB₂ i (Ni–20% Cr)–TiB₂ мають евтектику в області ~9% TiB₂ з температурами плавлення ~1200 °С для системи Ni–TiB₂ і ~1180 °C — для (Ni–20% Cr)–TiB₂. Структура сплавів з доевтектичної частини діаграми стану складається з вихідного металу, фази Ni₃В та TiB, до яких додається фаза Cr₂B у системі (Ni–20% Cr)–TiB₂. У заевтектичній частині діаграми стану металева складова зникає, а в системі (Ni–20% Cr)–TiB₂ додатково з’являється непрореагований TiB₂. Відсутність твердофазної взаємодії та контактне плавлення при температурах 1200 і 1180 °С, які значно нижчі за температури плавлення компонентів (Ni, Ni–Cr), створює сприятливі умови для використання нікелю як металічної складової зносостійкого композиційного матеріалу на основі гранульованого дибориду титану, здатного працювати в умовах динамічних та ударних навантажень при підвищених температурах (~900 °С) і в агресивних середовищах.