Obrabotka Metallov. 2017 no. 1(74)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (74) 2017 52 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ механических свойств в этих сплавах обусловле- но твердорастворным механизмом упрочнения. Если же содержание алюминия превышает 6,5 % (мас.), тогда наряду с фазой  -Ti в мате- риалах формируется промежуточная фаза  2 [1, 2]. В отличие от α-фазы соединение Ti 3 Al ха- рактеризуется упорядоченным расположением атомов титана и алюминия. В соответствии с диаграммой состояния «Ti-Al» [1], представлен- ной на рис. 1, при дальнейшем увеличении кон- центрации алюминия в анализируемых матери- алах формируется соединение TiAl, именуемое  -фазой. Для обоих типов алюминидов характер- ны достаточно широкие области гомогенности. Рис. 1. Диаграмма состояния «Ti-Al» [1] Алюминид титана Ti 3 Al (  2 -фаза), как и α-Ti, имеет гексагональную решетку, однако в отличие от альфа-титана характеризуется упорядочен- ным расположением атомов титана и алюминия. Это соединение относится к пространственной группе симметрии P6 3 /mmc, структурному типу D0 19 [3, 4]. Интерметаллид TiAl (  -фаза) обла- дает упорядоченной тетрагонально искаженной гранецентрированной структурой, относится к пространственной группе P4/mmm и структур- ному типу L1 0 [4–6]. Расположение атомов в  -фазе аналогично сверхструктуре CuAu. Кроме этих двух типов алюминидов в литературе отме- чаются соединения, особенностью которых слу- жат узкие области гомогенности – TiAl 2 , TiAl 3 . Зафиксированные экспериментально интерме- таллиды типа Ti 5 Al 3 , Ti 5 Al 11 , Ti 9 Al 23 являются метастабильными [4]. Возможности образова- ния множества фаз, в том числе неустойчивых, существенно осложняют анализ системы Ti-Al. Имеющиеся в современной литературе данные не позволяют делать однозначных выводов о структурных преобразованиях, происходящих при реализации различных технологических процессов обработки титан-алюминиевых спла- вов. Вопрос о возможности использования алю- минидов титана в качестве конструкционных ма- териалов обсуждается уже более полувека. Наи- более активно исследования этих материалов проводятся в последние 20–25 лет. Большой ин- терес к соединениям типа Ti 3 Al и TiAl обуслов- лен комплексом характерных для них свойств. Наиболее важными свойствами являются малая плотность и достаточно высокий уровень проч- ности, что особенно важно для авиастроения. По данным специалистов алюминиды титана мо- гут быть конкурентоспособными по сравнению с жаропрочными сплавами, предназначенными для эксплуатации при температурах 600…800  С [7]. Интерметаллические соединения на основе сплавов Ti-Al относят к материалам нового по- коления – суперсплавам [4, 8]. Кроме комплекса достоинств, определяю- щих широкие перспективы промышленного применения алюминидов титана, эти материалы имеют ряд характерных недостатков. Один из наиболее значительных – это низкие показатели пластичности и трещиностойкости при темпера- турах, близких к комнатной. Для решения этой проблемы предложены различные решения, большинство из которых основаны на введении в титано-алюминиевые сплавы дополнительных элементов, например хрома, марганца и ванадия [9, 10]. В то же время легирование позволяет улучшить высокотемпературные свойства алю- минидов титана. Так, добавление ниобия, мо- либдена и тантала в интерметаллидные сплавы приводит к росту их жаростойкости и сопротив- ления ползучести [9, 10]. Предполагается, что комплекс свойств анализируемых сплавов, в том числе и показателей пластичности, может быть улучшен путем формирования структуры слои- стого типа [11]. Дополнительные возможности обеспечивает технология искрового плазменно- го спекания [12]. Одним из технических решений, позволяю- щих рационально использовать возможности интерметаллидов, является формирование моди-