ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 200 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ а б Рис. 8. Фазовый состав (а) и микроструктура (б) спеченных образцов из смеси Ti+Al+стружка (сталь 45); 1 – область твердого раствора на основе α–Ti; 2 – область, богатая свободным железом; 3 – область, соответствующая неравновесной фазе AlFe2 Fig. 8. Phase composition (a) and microstructure (б) of sintered specimens from Ti + Al + chips (steel 45) mixture; 1 – solid solution area based on α-Ti; 2 – area rich in free iron; 3 – area corresponding to the nonequilibrium AlFe2 phase восстановления железа из оксидных включений на частицах стальной стружки. Реальный фазовый состав показывает (рис. 8, а), что в этом случае формируется большой объем (около 67 об. %) неравновесной фазы твердого раствора на основе α–Ti, куда может продиффундировать как часть алюминия, так и кислорода. На границе частиц стальной стружки при контакте с частицами алюминия может происходить образование до 12 об. % другой неравновесной фазы, стехиометрия которой близка к AlFe2 (согласно картотеке базы данных PDF 4+). В спеченном образце из данной композиции рентгеноструктурный анализ определил также содержание железа до 21 об. %, возможно какая-то доля его является продуктом реакции восстановления из сформированных оксидных фаз на измельченной окисленной стальной стружке при взаимодействии с алюминием. Несмотря на присутствие кислорода, которое зафиксировано анализатором на уровне 1,8 %, в явном виде оксидные фазы не были определены с помощью РСА. Очевидно, что выбранное соотношение компонентов (Ti, Al и измельченная стружка ст.45) и степень окисленности стружки (не более 30 об. % Fe2O3) не обеспечили необходимого количества продуктов реакции восстановления Fe2O3 +Al → Al2O3 + Fe. После рассмотрения представленных в работе вариантов композиций с использованием обработанной стальной стружки можно однозначно утверждать, что измельченная окисленная стружка является активным взаимодействующим компонентом в исследуемых составах. Присутствие оксидной фазы на фрагментированных частицах стружки не только не препятствует реакционно-диффузионному взаимодействию с другими компонентами, но и способствует реализации дополнительных реакционных процессов. В качестве косвенного подтверждения таких процессов можно использовать результаты анализа объемных изменений прессовок после спекания. В табл. 2 приведены значения изменения объемов спеченных прессовок за исключением смеси с алюминием (Al + стружка(ст45)), которая вследствие интенсивной экзотермической реакции потеряла свою начальную форму. Отрицательные значения показывают объемный рост прессовок за счет формирования новых фаз, миграции элементов из одной группы компонентов в другую, образования пор на месте расплавленного алюминия, который, в свою очередь, мигрировал в другие компоненты, увеличив объем их зерен, и т. п. Наиболее заметное увеличение объема прессовок после спекания наблюдается в последнем варианте смеси Ti + Al + стружка(ст45). Здесь проявляется сразу несколько диффузионных процессов, связанных с миграцией алюминия, которые позволяют увеличивать объем не только решетки титана, но и оказывают влияние на размерные параметры железа. Для сравнения
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1