Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Структура и свойства порошка для аддитивного синтеза сплавов на основе алюминида титана TiAl

А. Г. Илларионов, М. С. Карабаналов, М. А. Шабанов, С. И. Степанов, П. Саундаппан, К. Х. Тхулаши Раман, С. Сувас

Аннотация


Исследованы морфология, микроструктура, химический и фазовый составы, свойства после наноиндентирования порошка промышленного сплава Ti – 48Al – 2Cr – 2Nb на основе алюминида титана TiAl, полученного методом электродно-индукционного газового распыления (EIGA). Установлено, что порошок характеризуется сферической формой частиц и дендритной структурой, обогащенной ниобием, а междендритные участки обогощены алюминием и хромом. Методом термического анализа при нагреве в инертной атмосфере аргона со скоростью 50 °C/мин определены температурные интервалы реализации в порошке фазовых превращений с выделением/растворением фаз — α2, α, γ, B2, (TiNb)Cr2. Установлено развитие процесса окисления порошка при нагреве выше 500 °C и существенное повышение скорости окисления при температурах выше 900 °C.


Ключевые слова


сплавы на основе TiAl; EIGA-порошок; микроструктура; наноиндентирование; фазовые превращения

Полный текст:

PDF

Литература


Chen W., Li Z. Additive manufacturing of titanium aluminides / In: Froes F., Boyer R. BT-AM for the AI (eds). Elsevier, 2019. V. 11. P. 235 – 263. DOI: 10.1016/B978-0-12-814062- 8.00013-3

Murr L. E., Gaytan S. M., Ceylan A. et al. Characterization of titanium aluminide alloy components fabricated by additive manufacturing using electron beam melting // Acta. Mater. 2010. V. 58. P. 1887 – 1894. DOI: 10.1016/j.actamat. 2009.11.032

Soliman H. A., Elbestawi M. Titanium aluminides processing by additive manufacturing — a Review // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2022. V. 119. P. 5583 – 5614. DOI: 10.1007/ s00170-022-08728-w

Emiralioğlu A., Ünal R. Additive manufacturing of gamma titanium aluminide alloys: A review // J. Mater. Sci. 2022. V. 57. P. 4441 – 4466. DOI: 10.1007/s10853-022-06896-4

Jie Wu, Lei Xu, Ruipeng Guo et al. Characterization of TiAl pre-alloyed powder and its densification microstructure // Acta Metall. Sin. 2011. V. 47, Is. 10. P. 1263 – 1269. DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00136

Рудской А. И., Волков К. Н., Кондратьев С. Ю., Соколов Ю. А. Физические процессы и технологии получения металлических порошков из расплава. Санкт-Петербург: Изд-во Политехн. ун-та, 2018. 610 с.

Dietrich S., Wunderer M., Huissel A., Zaeh M. F. A new approach for a flexible powder production for additive manufacturing // Proced. Manuf. 2016. V. 6. P. 88 – 95. DOI: 10.1016/j.promfg.2016.11.012

Рудской А. И., Кондратьев С. Ю., Соколов Ю. А., Копаев В. Н. Особенности моделирования процесса послойного синтеза изделий электронным лучом // ЖТФ. 2015. Т. 85. Вып. 11. С. 91 – 96. (Rudskoi A. I., Kondrat’ev S. Yu., Sokolov Yu. A., Kopaev V. N. Simulation of the layer-by-layer synthesis of articles with an electron beam // Tech. Phys. 2015. V. 60, Is. 11. P. 1663 – 1669.)

Соколов Ю. А., Павлушин Н. В., Кондратьев С. Ю. Новые аддитивные технологии с использованием пучка ионов // Вестник машиностроения. 2016. № 9. С. 72 – 76 (Sokolov Yu. A., Pavlushin N. V., and Kondrat’ev S. Yu. New additive technologies based on ion beams // Russ. Eng. Res. 2016. V. 36, Is. 12. P. 1012 – 1016.). DOI: 10.3103/ S1068798X16120157

Рудской А. И., Кондратьев С. Ю., Соколов Ю. А. Новый подход к синтезу порошковых и композиционных материалов электронным лучом. Часть 1. Технологические особенности процесса // МиТОМ. 2016. № 1(727). С. 30 – 35. (Rudskoy A. I., Kondrat’ev S. Yu., Sokolov Yu. A. New approach to synthesis of powder and composite materials by electron beam. Part 1. Technological features of the process // Met. Sci. Heat Treat. 2016. V. 58, Is. 1 – 2. P. 27 – 32.)

Кондратьев С. Ю., Соколов Ю. А. Новый подход к синтезу порошковых и композиционных материалов электронным лучом. Часть 2. Практические результаты на примере сплава ВТ6 // МиТОМ. 2016. № 3(729). С. 40 – 44. (Kondrat’ev S. Yu., Sokolov Yu. A. New approach to electron beam synthesis of powder and composite materials. Part 2. Practical results for alloy VT6 // Met. Sci. Heat Treat. 2016. V. 58, Is. 3 – 4. P. 165 – 169.)

Dawes J., Bowerman R., Trepleton R. Introduction to the additive manufacturing powder metallurgy supply chain (Exploring the production and supply of metal powders for AM processes) // Johnson Matthey Technol. Rev. 2015. V. 59, Is. 3. P. 243 – 256. DOI: 10.1595/205651315X688686

Slotwinski J. A., Garboczi E. J., Stutzman P. E. et al. Characterization of metal powders used for additive manufacturing // J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 2014. V. 119 P. 460 – 493. DOI: 10.6028/jres.119.018

Ciftci N., Ellendt N., Coulthard G. et al. Novel cooling rate correlations in molten metal gas atomization. // MMTB. 2019. V. B55. P. 666 – 677. DOI: 10.1007/s11663-019-01508-0

Гинье А. Рентгенография кристаллов. М.: Физматлит. 1961. 604 с.

Полькин И. С., Гребенок О. Н., Саленков В. С. Интерметаллиды на основе титана // Технология легких сплавов. 2010. № 2. С. 5 – 15.

Rostoker W. Observations on the lattice parameters of the alpha solid solution in the titanium-aluminum system // Journal of Metals. 1952. V. 4, No. 2. P. 212 – 213.

Cui N., Kong F., Wang X. et al. Microstructural evolution, hot workability, and mechanical properties of Ti – 43Al – 2Cr – 2Mn – 0.2Y alloy // Mater. Des. 2016. V. 89. P. 1020 – 1027. DOI: 10.1016/j.matdes.2015.10.076

Schloffer M., Iqbal F., Gabrisch H. et al. Microstructure development and hardness of a powder metallurgical multi phase g-TiAl based alloy // Intermetallics. 2012. V. 22. P. 231 – 240. DOI: 10.1016/j.intermet.2011.11.015

Niu H. Z., Chen Y. Y., Xiao S. L., Xu L. J. Microstructure evolution and mechanical properties of a novel beta g-TiAl alloy // Intermetallics. 2012. V. 31. P. 225 – 231. DOI: 10.1016/j.intermet.2012.07.012

Цвиккер У. Титан и его сплавы. М.: Мир. 1979. 512 с.

Batalu D., Georgeta Coşmeleaţă, Aloman A. Critical analysis of the Ti – Al phase diagrams // U.P.B. Sci. Bull. Series B. 2006. V. 68, No. 4. P. 77 – 90.

Murray J. L. The Nb – Ti (niobium-titanium) system // Bulletin of Alloy Phase Diagrams. 1981. V. 2, No. 5. P. 55 – 61.

Murray J. L. The Cr – Ti (chromium-titanium) system // Bulletin of Alloy Phase Diagrams. 1981. V. 2, No. 2. P. 174 – 181.

DebRoy T., Wei H. L., Zuback J. S. et al. Additive manufacturing of metallic components — Process, structure and properties // Progress in Materials Science. 2018. V. 92. P. 122 – 224. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2017.10.001

Venkatraman M., Neumann J. P. The Cr – Nb (chromium-niobium) system // Bulletin of Alloy Phase Diagrams. 1986. V. 7, No. 5. P. 462 – 466.

Huang H., Ding H., Xu X. et al. Phase transformation and microstructure evolution of a beta-solidified gamma-TiAl alloy // J. Alloys Compd. 2021. V. 860. 158082. DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.158082




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.3.27-34

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024