Фазовий склад, структура та механічні властивості легованих ніобієм матеріалів на основі γ-TiAl, отриманих за порошковою гідридною технологією

Анотація

Досліджено вплив ніобію на формування структури, фазового складу та комплексу механічних властивостей сплавів TiAl. Легування ніобієм проводили в межах твердого розчину, вміст Nb у сплаві складав від 2 до 10% (ат.). Ніобій вводили у вигляді інтерметаліду Al₃Nb, що забезпечило високу дисперсність шихти при високоенергетичному розмелі. Матеріал отримували з вихідної шихти TiH₂ + Al₃Ti + Al₃Nb, що дозволило мінімізувати вплив ефекту Кіркендала–Френкеля, який проявляється в системі Ti–Al, та запобігти утворенню значної додаткової пористості в процесі спікання. В спечених матеріалах виявлені лише фази TiAl та Ti₃Al, що вказує на розчинення ніобію в наявних фазах. Встановлено, що для отримання бажаного складу сплаву необхідно збільшити вміст алюмінію для компенсації його часткової втрати в результаті випаровування при спіканні. Сплави з меншою кількістю Al сильніше зміцнюються, але є менш пластичними як при кімнатній, так і при підвищеній температурах внаслідок більшої кількості α₂-фази. Легування ніобієм на 2–4% знижує усадку при спіканні та гальмує ріст зерен.  При температурі спікання 1200 °С, коли розмір зерна практично не змінюється, більші міцність та пластичність виявляє матеріал з малим вмістом ніобію. При високій температурі спікання 1400 °С ріст зерна гальмується при легуванні ніобієм. Відповідно зростає границя плинності з підвищенням вмісту ніобію. Досліджені сплави поєднують в собі задовільну низькотемпературну міцність та пластичність з високою жароміцністю при 700 °С, вони мають малу схильність до знеміцнення, що вказує на їх перспективність для застосування при температурах вище 700 °С.