ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 194 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ можно рассматривать как матрицу композиционного материала [13, 19–22]. Для получения металломатричных композиционных материалов используют широкий ряд технологических процессов, связанных как с различными видами наплавок и модификаций поверхности [19], так и с процессами СВС, электроискрового спекания и другими видами консолидации порошковых компонентов [9–16, 18–23]. Вакуумное спекание с регулируемым нагревом среди этих способов представляется достаточно простым и удобным вариантом для изучения физико-химических процессов, которые могут протекать в сложных системах с взаимодействующими компонентами, в том числе с оксидными соединениями. Вакуумное спекание удобно использовать на начальном этапе исследования, поскольку сложно предугадать возможные диффузионно-реакционные процессы, которые могут происходить в исследуемой смеси с продуктами из отходов металлообработки при других технологических процессах получения порошковых композитов (СВС, электроискровое и лазерное спекание, тепловой взрыв и т. п.). Прогнозирование поведения материалов на основе титана и алюминия с добавлением стальной стружки, которая, в свою очередь, представляет собой железо с добавлением других примесей в различных пропорциях, является чрезвычайно сложной задачей. При общем подходе приходится ориентироваться на известные данные базовых систем Ti‒Al, Ti‒Fe, Al‒Fe, а с учетом окисленности стружки, то и на систему Ti‒Al‒Fe‒О [20–22, 24–25]. В связи с этим актуально исследование продуктов взаимодействия матричных компонентов (Ti, Al) с обработанной стальной стружкой, синтезированных в условиях вакуумного спекания. Таким образом, целью настоящего исследования является анализ структурно-фазового состояния спеченных порошковых продуктов с различной комбинацией матричных компонентов при использовании измельченной стальной стружки. Оценка взаимодействия обработанной стальной стружки с титановыми и алюминиевыми порошковыми компонентами позволит определить возможные направления исследований для достижения приемлемых свойств с точки зрения управления составами, режимами обработки и условиями консолидации. Методика экспериментального исследования Для экспериментальных исследований были приготовлены порошковые смеси с использованием как промышленных порошков титана (ТПП-8 с дисперсностью <125…160 мкм), алюминия (ПА-4, <100 мкм), так и с использованием порошка из измельченной и отсеянной до 300 мкм, дополнительно окисленной стружки из стали 45. Исходное состояние стружки показано на рис. 1. Для исследования использовали отходы от фрезерной обработки заготовок из стали 45 без использования СОЖ. Предполагалось, что в результате этой технологической операции на стружке сформируется значительная часть оксидной пленки. Результаты РСА стружки из стали 45 показали практически стандартный набор фаз, характерный для этого сорта стали, т. е. формирования заметного количества оксидов не произошло, который позволил бы зафиксировать не менее 10…15 об. % Fe2O3 (рис. 2, а). Очевидно, что повышенное содержание кислорода присутствует, но он распределен в виде локальных мелких (возможно, наноразмерного порядка) оксидных включений, что выходит за рамки чувствительности рентгеновского дифрактометра. В связи с этим было принято решение дополнительно окислить стружку наиболее простым и доступРис. 1. Внешний вид стружки после фрезерной обработки заготовки из стали 45 Fig. 1. Chip appearance after milling a steel 45 workpiece
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1