ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 2 2024 214 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ки, частично блокирующий реакционную поверхность «титан – углерод» и препятствующий реакции синтеза карбида. Устранить это можно заменой в реакционных смесях двух порошков (титана и металла-связки) порошком промежуточного соединения – титанида металла. Эффективность описанного подхода доказана нами на примере порошковых смесей ферротитана ФТи35С5, который на 82 % состоит из интерметаллида (Fe,Al)2Ti, и сажи П-803. Показано, что в механоактивированных порошковых смесях ферротитана и сажи идет реакция как в волновом режиме, так и в режиме теплового взрыва с образованием композита на основе карбида титана с 50 об. % связки из легированного феррита [29, 30]. Реакция синтеза идет в твердофазном режиме при температурах горения 900…950 °С. Благодаря низким температурам горения огрубления структуры не происходит, и карбидные частицы имеют субмикронный размер. Поскольку промышленный ферротитан ФТи35С5 содержит много примесей (кремний, алюминий), то целью настоящей работы было исследовать продукты реакционного взаимодействия в механоактивированных смесях титанидов железа (Fe2Ti и FeTi) с углеродом (сажей) и выяснить возможность синтеза железоматричных композитов, упрочненных субмикронными частицами карбида титана. Материалы и методика исследований В качестве исходных порошковых материалов для синтеза композитов TiC+Fe-связка использовали интерметаллидные порошки, полученные спеканием в вакууме прессовок при температуре 1250 °С с изотермической выдержкой 2 часа из механоактивированных смесей элементарных порошков двух составов: 2Fe+Ti (77,7 вес. % железа + 22,3 вес. % титана) и Fe+Ti (63,6 вес. % железа + 36,4 вес. % титана). Подробная методика получения данных интерметаллидных порошков и ТУ исходных порошков описаны в [31]. Спеканием смеси 2Fe+Ti удалось получить однофазный интерметаллид Fe2Ti, а продукт спекания прессовки из смеси Fe+Ti согласно результатам рентгеноструктурного анализа содержал 82 об. % соединения Fe2Ti и 18 об. % целевой фазы FeTi. Причиной преимущественного образования соединения Fe2Ti является вдвое бóльшая отрицательная величина энтальпии образования соединения Fe2Ti по сравнению с таковой для FeTi: –87,45 и –40,58 ккал/моль соответственно [32]. В интерметаллидные порошки с указанным выше фазовым составом добавляли сажу в количестве, необходимом для того, чтобы связать в карбид титана весь титан, содержащийся в интерметаллидах, а полученные смеси обрабатывали в течение 10 минут в планетарной мельнице Activator 2S при 755 об/мин (40g) с добавлением спирта, чтобы предотвратить налипание порошка на шары и стенки барабанов. Из механоактивированных смесей прессовали цилиндрические заготовки диаметром 20 мм, которые спекали в вакууме при температуре 1200 °С с изотермической выдержкой 60 минут. Структуру и фазовый состав спеченных прессовок исследовали на оборудовании Центра коллективного пользования «Нанотех» ИФПМ СО РАН методами оптической металлографии (AXIOVERT-200MAT, Zeiss, Германия), сканирующей электронной микроскопии (EVO 50, Zeiss, Германия) и рентгеноструктурного анализа (дифрактометр ДРОН8Н, «Буревестник», Россия). Дифракционные картины регистрировались с использованием высокоскоростного детектора Mythen 2R1D в диапазоне углов 2Ɵ = 35°…125° с шагом 0,1° и временем экспозиции 1 с в СuКα-излучении. Идентификацию фаз по результатам рентгеноструктурного анализа проводили с применением базы рентгеновских данных ASTM, а обработку первичных результатов – с использованием программ MAUD и «Качественный и количественный фазовый анализ по базе COD» (АО ИЦ «Буревестник», г. Санкт-Петербург). Результаты и их обсуждение Спеченные материалы Согласно результатам рентгеноструктурного анализа (рис. 1, табл. 1) продукты спекания прессовок обоих составов содержат целевые фазы: карбид титана, α-железо и следовое количество других фаз. Таким образом, практически весь титан, содержащийся в титанидах железа, прореагировал с углеродом с образованием карбида и восстановленного железа. Относительное содержание карбида титана и железа в продуктах спекания, как и следовало ожидать, зависит от элементного соотношения
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1