Obrabotka Metallov 2014 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (64) 2014 24 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ реакция в этом случае реализована в режиме теплового взрыва [17]. Структура материалов, полученных по всем трем маршрутам, однородна как в продольном, так и в поперечном сечениях. Особенностью спеченных образцов является отсутствие макро- трещин. В то же время для всех материалов ха- рактерно присутствие небольшого числа дефек- тов в виде мелких пор. В табл. 1 представлены значения плотности, относительной плотности и микротвердости полученных материалов. Отно- сительная плотность всех образцов составляет 97 %. В качестве теоретической плотности спе- ченного материала использовали значение, соот- ветствующее соединению Ni 3 Al (7,5 г/см 3 ) [2]. Т а б л и ц а 1 Значения плотности, относительной плотности и микротвердости спеченных материалов Номер технологического маршрута Плотность спеченного материала, г/см 3 Относительная плотность, % Микротвердость, МПа № 1 7,27 96,9 6100 № 2 7,29 97,2 6100 № 3 7,28 97,1 6300 Т а б л и ц а 2 Механические свойства интерметаллида Ni 3 Al, полученно- го по различным технологическим маршрутам Номер технологического маршрута Предел прочности при изгибе, МПа Предел прочности при растяжении, МПа № 1 800 265 № 2 785 398 № 3 788 205 Экспериментальные данные, характеризу- ющие прочностные свойства образцов, полу- ченных по трем маршрутам, существенно не отличаются. Однако микротвердость спеченных материалов значительно превосходит значения, характерные для массивных интерметалличе- ских образцов, полученных традиционными методами (2900…3600 МПа) [17]. Следует под- черкнуть, что в работе [18] при получении Ni 3 Al по технологии SPS из нанопорошков исходных реагентов были зафиксированы аналогичные значения плотности и микротвердости. Одна- ко авторы отмеченной работы предполагали, что микротвердость спеченных образцов уве- личивается за счет образования частиц оксида алюминия в процессе спекания. В данной работе методами рентгенофазового анализа и просвечи- вающей электронной микроскопии в исследуе- мых материалах фаза Al 2 O 3 не обнаружена. Механические свойства материалов, полу- ченных при реализации трех технологических маршрутов, представлены в табл. 2. Анализ ре- зультатов свидетельствует о том, что значения предела прочности при изгибе спеченных об- разцов существенно не отличаются и состав- ляют ~ 800 МПа. При проведении испытаний на растяжение максимальное значение предела прочности (~ 400 МПа) наблюдается в образцах, полученных по маршруту № 2. Сравнение с ли- тературными данными показывает, что уровень предела прочности этого материала почти в два раза превосходит предел прочности аналогично- го по составу литого материала (190…215 МПа) [19, 20]. Характер разрушения всех спеченных образ- цов одинаков. Типичный вид излома представ- лен на рис. 4. Особенности данной фрак- тограммы свидетельствуют о хрупком разрушении полученных материалов. Выводы В результате использования трех тех- нологических маршрутов, основанных на комбинации процессов предваритель- ной механоактивации исходных порош- ков никеля и алюминия, самораспро- страняющегося высокотемпературного синтеза и искрового плазменного спекания получены заготовки со структурой интерметаллида Ni 3 Al. Спеченные материалы обладают относительной плотностью 97 % и повышенными значениями механических свойств по сравнению с аналогич- ными материалами, полученными традицион-