НДР II-19-16 № ДР 0116U002969 (Р9.2-2020) «Розробка імпульсних технологій отримання високозносостійких дисперснозміцнених металоматричних композиційних матеріалів на основі сплавів алюмінію, титану та заліза». Робота виконувалась за цільовою комплексною програмою прикладних досліджень НАН України “Надійність і довговічність матеріалів, конструкцій, обладнання та споруд” (Ресурс-2). Замовник Президія НАН України. Термін виконання наукової роботи: початок 02.03.2020 р.; закінчення 31.12.2020 р. Обсяг фінансування 78 000 грн.
Результат виконання НДР:
– Розроблено технологічні прийоми отримання модифікаторів TiC–Ti та Ti–Al–C які полягають у синтезі шихти за допомогою високовольтного електричного розряду (ВЕР) та брикетуванні шихти обраного складу методом іскрового плазмового спікання (ІПС).
– Визначено оптимальні параметри ВЕР обробки порошку Ti в дисперсній системі «вуглеводнева рідина – порошок» для синтезу порошку TiC–Ti ультрадисперсного діапазону – зі збільшенням питомої енергії обробки порошку у етиловому спирті і у гасі з 10 до 40 МДж/кг збільшується вміст частинок ультрадисперсного розміру (від 300 до 600 нм) та зростає кількість карбіду титану (Wпит = 10 МДж/кг – вміст карбіду CTiC ~ 19%; 20 МДж/кг ~ 23 % і 40 МДж/кг ~ 36%).
– Визначено оптимальні режими брикетування синтезованих ВЕР модифікаторів методом іскрового плазмового спікання. Маса порошкової заготівлі має складати
7,5 г, час витримки – 300 с, тиск спікання 30 МПа, температура на матриці складала від 300 до 400 °С. Діаметр зразків – 25 мм, висота – 5 мм, пористість 40 %.
Визначено фізико-механічні властивості нікелевих сплавів, модифікованих ВЕР синтезованою та брикетованою методом ІПС шихтою системи Ті–C (що містить Ті та TiC) та системи Ті–Al–C (що містить Al, Ti, TiC, Ti3AlC + Ti2AlC), які введено у розплав жароміцного нікелевого сплаву СМ88У у кількості 0,01%. Встановлено, що введення синтезованих модифікаторів дозволяє зменшити розмір зерна з 1-2 мм до 0,2-0,5 мм та досягти об’ємної модифікації.
– Визначено властивості алюмінієвих сплавів, модифікованих частинками систем
TiC – Ti та Ti–Al–C, отриманих шляхом ВЕР-синтезу. Показано, що додавання 0,2 % (мас.) шихти системи Ті –Al–C (що містить Al, Ti, TiC, Ti3AlC + Ti2AlC) в розплав сплавів АК7пч (А357) та АК12М2МгН (АЛ25) дозволило значно подрібнити дендритну структуру матеріалу та модифікувати евтектику. Такі структури супроводжується зростанням міцності на розрив та довготривалої міцності сплаву, аналогічних до випадку модифікування нікелевих сплавів.
