ЕВОЛЮЦІЯ МІКРОСТРУКТУРИ ТА МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ СПЛАВУ Ti₂AlNb З ДОДАВАННЯМ 3,0% W і 0,1% Y, ОТРИМАНОГО МЕТОДАМИ ПОРОШКОВОЇ МЕТАЛУРГІЇ

Анотація

Інтерметалідна сполука TiAl є важливим матеріалом для високотемпературних застосувань завдяки високій стійкості до повзучості та окислення. Її широко використовують у виробництві компресорів високого тиску й лопаток турбін низького тиску для сучасних військових авіаційних двигунів. Інтерметалідна сполука TiAl є хорошою альтернативою суперсплавам на основі нікелю, оскільки вона може зменшити вагу літака на 40% і значно покращити співвідношення осьового навантаження до ваги. Мікроструктуру та механічні властивості сплаву Ti₂AlNb з додаванням 3,0% W і 0,1% Y, отриманого змішуванням елементарних ультрадисперсних порошків методами порошкової металлургії, досліджено методами механічних випробувань, рентгенографії, енергодисперсійного мікроаналізу на растровому електронному мікроскопі. Отримані результати показують, що відносна густина, яка становить 0,9945, та високі механічні властивості сплаву Ti₂AlNb–3W–0,1Y можуть бути отримані в процесі ізотермічного спікання протягом 3 годин у печі з керованим потоком аргону (200 мл/хв) при 1500 °C. Міцність на розрив, границя плинності і подовження сплаву досягають відповідно 1030 МПа, 913 МПа та 15,1% при 700 °С. Поряд з цим до сплаву додавали вольфрам у кількості 3% (мас.) з метою формування сполуки (TiW)C як другої зміцнювальної фази, яка рівномірно розподіляється в матриці Ti₂AlNb. Ітрій у кількості 0,1% (мас.) до сплаву може слугувати ефективним поглиначем кисню та інгібувати незадовільне осадження крихкої α₂-фази в сплаві Ti₂AlNb. У порівнянні зі сплавом без додавання W і Y, сплав Ti₂AlNb з 3% (мас.) W і 0,1% (мас.) Y продемонстрував підвищення тріщиностійкості на 13,5 і 19,35% при температурі 25 і 700 °C відповідно. Границя плинності сплаву також збільшилася. Еволюція формування мікроструктури сплаву Ti–22Al–25Nb–3W–0,1Y під час ізотермічного спікання при 1500 °C має таку закономірність: (Ti₂AlNb–TiAl–Ti3Al) →(Ti₂AlNb–Ti₃Al) → (Ti₂AlNb–Ti₃Al–(TiW)C). Виконане дослідження визначає технологічні рекомендації щодо виготовлення ультрадисперсного порошку сплаву на основі TiAl для високотемпературних аерокосмічних застосувань..