Influence of the chemical composition of the matrix on the structure and properties of monolithic SHS composites

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 3 2021 124 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Влияние химического состава матрицы на структуру и свойства монолитных СВС - композитов Наталия Пугачева 1, а , * , Юрий Николин 2, b , Татьяна Быкова 1, с , Екатерина Сенаева 1, d 1 Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук , ул . Комсомольская , 34, г . Екатеринбург , 620049, Россия 2 Общество с ограниченной ответственностью « Солид Флэйм », пр . Ленина , 54, корп . 5, г . Екатеринбург , 620075, Россия a https://orcid.org/0000-0001-8015-8120, nat@imach.uran.ru , b https://orcid.org/0000-0003-1070-2076, sf.ekb@mail.ru , с https://orcid.org/0000-0002-8888-6410, tatiana_8801@mail.ru , d https://orcid.org/0000-0001-8625-2310, nata5-4@yandex.ru Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2021 Том 23 № 3 с . 124–138 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.3-124-138 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Разработкой технологии создания новых композиционных материалов с использованием метода СВС занимаются около 50 лет , но до сих пор остается множество нерешенных вопросов . ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 669.017.16 История статьи : Поступила : 15 июня 2021 Рецензирование : 08 июля 2021 Принята к печати : 14 июля 2021 Доступно онлайн : 15 сентября 2021 Ключевые слова : Самораспространяющийся высоко - температурный синтез Композит Матрица Карбид бора Карбид титана Диборид титана Твердость Износостойкость Прочность Финансирование : Работа выполнена на оборудова - нии ЦКП « Пластометрия » ИМАШ УрО РАН в соответствии с госу - дарственным заданием по теме № АААА - А 18-118020790145-0. Благодарности : Авторы выражают благодарность к . т . н . Р . А . Савраю и И . А . Заболоц - ких за помощь в проведении экспе - риментов . АННОТАЦИЯ Введение . Разработка новых износостойких материалов , получаемых методом самораспространяю - щегося высокотемпературного синтеза ( СВС ), является актуальной задачей материаловедения . Наибольшее распространение метод СВС получил в области создания новых порошковых материалов . Получению моно - литных беспористых композитов уделено значительно меньше внимания . Для монолитных композитов весь - ма важным является выявление роли металлической матрицы и фазовых превращений в процессе вторично - го структурообразования после завершения процесса синтеза при охлаждении полученного материала . Цель данной работы заключалась в проведении сравнительного анализа структуры и свойств СВС - композитов систем Fe-Ti-C-B, Fe-Ni-Ti-C-B, Fe-Ni-Cr-Ti-C-B и Cu-TiC-B. Материалы и методы исследования . Ком - позиты получали из порошковых смесей , состоящих из термореагирующих компонентов Ti, C, и B, а также матричных Fe, Fe-Ni, Fe-Ni-Cr и Cu. Исходные порошки тщательно перемешивали , загружали в стальной трубный контейнер и выполняли предварительное компактирование порошковой смеси . Затем проводили нагрев заготовок в электропечи до температуры начала самовоспламенения . После завершения СВС заго - товки деформировали с усилием 250 МПа в гидравлическом прессе при температуре не ниже 1000 ˚ С . Из полученных сэндвич - пластин вырезали образцы для микроструктурных исследований , определения плот - ности , измерения твердости , испытаний на поперечный изгиб и абразивную износостойкость . Результаты и обсуждение . Все исследованные композиты характеризовались неравномерным распределением упроч - няющих частиц TiC и TiB 2 по объему . Использование матрицы Fe-Ni привело к формированию областей с эвтектической структурой γ -Fe + Fe 2 B в композите и дополнительной упрочняющей фазы Ni 3 Ti. Использо - вание металломатричных компонентов Fe-Ni-Cr привело к формированию в матрице двух твердых раство - ров – аустенита и феррита , а по границам аустенитных зерен образовались частицы Cr 23 C 6 . Максимальную прочность на поперечный изгиб показали СВС - композиты систем Fe-Ti-C-B и Cu-Ti-C-B с матрицей из ГЦК твердых растворов . Все композиты имели твердость 66 -72 HRC и показали стойкость к абразивному изна - шиванию на одном уровне . Для цитирования : Влияние химического состава матрицы на структуру и свойства монолитных СВС - композитов / Н . Б . Пугачева , Ю . В . Николин , Т . М . Быкова , Е . И . Сенаева // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструменты ). – 2021. – Т . 23, № 3. – С . 124–138. – DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.3-124-138. ______ * Адрес для переписки Пугачева Наталия Борисовна , д . т . н ., доцент , главный научный сотрудник , Институт машиноведения УрО РАН , ул . Комсомольская , 34, 620049, г . Екатеринбург , Россия Тел .: 8 (343) 362-30-23, e-mail: nat@imach.uran.ru