Самораспространяющийся высокотемпературный синтез сплава в системе Ti–Al–Mn

Лазарев П. А.; Бусурина М. Л.; Боярченко О. Д.; Ковалев Д. Ю.; Сычев А. Е.

doi:10.31857/S0002337X23060118

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез сплава в системе Ti–Al–Mn

Autores: Лазарев П.¹, Бусурина М.¹, Боярченко О.¹, Ковалев Д.¹, Сычев А.¹
Afiliações:
1. Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук
Edição: Volume 59, Nº 6 (2023)
Páginas: 705-711
Seção: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/140208
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23060118
EDN: https://elibrary.ru/ETWBMD
ID: 140208

Citar

Texto integral

Acesso aberto
Acesso é fechado

Acesso está concedido
Acesso é fechado

Somente assinantes

Resumo
Sobre autores
Bibliografia
Arquivos suplementares
Estatísticas

Resumo

Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из смеси 34.8Ti + 45.2Al + + 20Mn (ат. %) получен сплав на основе фазы Лавеса Ti(Mn_0.75Al_1.25). Установлено влияние относительной плотности исходных образцов на фазовый состав сплава. В случае относительной плотности образцов ~0.75 получен однофазный интерметаллидный сплав с пористостью 45%, содержащий ~2 мас. % примесной фазы Al₂O₃. Синтез из смеси с относительной плотностью 0.55% приводит к образованию двухфазного сплава, содержащего фазу Лавеса и τ-фазу Ti(Al_2.68Mn_0.32). Сплав является неравновесным и его отжиг при 1000°C в течение 3 ч приводит к формированию однофазного сплава на основе фазы Лавеса Ti(Mn_0.75Al_1.25). Микротвердость сплава составила 7.96 ± 0.8 ГПа.

Palavras-chave

фаза Лавеса Ti(Mn,Al)₂, горение, СВС, микроструктура

Bibliografia

Leyens C., Peters M. Titanium and Titanium Alloys: Fundamentals and Applications / Ed. Christoph L., Manfred P. Weinheim: WILEY-VCH Verlag, 2003. ISBN: 3-527-30534-3.
Kunal K., Ramachandran R., Norman M. Advances in Gamma Titanium Aluminides and Their Manufacturing Techniques // Prog. Aerospace Sci. 2012. V. 55. P. 1–16. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2012.04.001
Yogesha B., Bhattacharya S. Superplastic Behavior of a Ti–Al–Mn Alloy // J. Manuf. Sci. Prod. 2008. V. 9. № 1–2. P. 81–86. https://doi.org/10.1515/IJMSP.2008.9.1-2.81
Mikhaylovskaya A., Mosleh A., Kotov A., Kwame J., Pourcelot T., Golovin I., Portnoy V. Superplastic Deformation Behavior and Microstructure Evolution of near-α-Ti-Al-Mn Alloy // Mater. Sci. Eng: A. 2017. V. 708. P. 469–477. https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.10.017
Luzhnikov L., Moiseyev V. Alloys of the Ti–Al–Mn System // Met. Sci. Heat Treat. 1961. V. 3. P. 310–314. https://doi.org/10.1007/BF00810382
Kim Y.W., Dimiduk D.M. Progress in the Understanding of Gamma Titanium Aluminides // JOM. 1991. V. 43. P. 40–47. https://doi.org/10.1007/BF03221103
Chan K.S. Understanding Fracture Toughness in Gamma TiAl // JOM. 1992. V. 44. P. 30–38. https://doi.org/10.1007/BF03223047
Hashimoto K., Doi H., Kasahara K., Nakano O., Tsujimoto T., Suzuki T. Effects of Additional Elements on Mechanical Properties of TiAl-base Alloys // J. Jpn Inst. Met. 1988. V. 52. № 11. P. 1159–1166. https://doi.org/10.2320/jinstmet1952.52.11_1159
Hashimoto K., Doi H., Kasahara K., Nakano O., Tsujimoto T., Suzuki T. Effects of Third Elements on the Structures of TiA1-Based Alloys // J. Jpn Inst. Met. 1988. V. 52. № 8. P. 816–825. https://doi.org/10.2320/jinstmet1952.52.8_816
Dwight A. Alloying Behavior of Zirconium, Hafnium and the Actinides in Several Series of Isostructural Compounds // J. Less-Common Met. 1974. V. 34. P. 279–284. https://doi.org/10.1016/0022-5088(74)90170-2
Chakrabarti D.J. Phase Stability in Ternary Systems of Transition Elements with Aluminum // Metall. Mater. Trans. B. 1977. V. 8. P. 121–123. https://doi.org/10.1007/BF02656360
Sun J., Lee C., Hu G. The Dependence of Tensile Behaviour of Ll2 Compound AI67Ti25Mn8 on the Strain Rate at 1173 K // Scr. Mater. 1997. V. 37. № 5. P. 645–650.
Mabuchi H., Kito A., Nakamoto A., Tsuda H., Nakayama Y. Effects of Manganese on the L12 Compound Formation in Al3Ti-based Alloys // Intermetallics. 1996. V. 4. P. 193–199. https://doi.org/10.1016/0966-9795(96)00005-2
Xin-L., Xing Q., Grytsiv A., Rogl P., Podloucky R., Schmidt H., Giester G, Xue-Yong D. On the Ternary Laves Phases Ti(Mn1–xAlx)2 with MgZn2-type // Intermetallics. 2008. V. 16. P. 16–26. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2007.07.005
Chen Z., Jones I., Small C. Laves Phase in Ti-42Al-10Mn Alloy // Scr. Mater. 1996. V. 35. № 1. P. 23–27. https://doi.org/10.1016/1359-6462(96)00085-1
Butler C.J., Mccartney D.G., Small C.J., Horrocks F.J., Saunders N. Solidification Microstructures and Calculated Phase Equilibria in the Ti-Al–Mn System // Acta Mater. 1997. V. 45. № 7. P. 2931–2947. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(96)00391-6
Chen L.Y., Li C.H., Qiu A.T., Lu X.G., Ding W.Z., Zhong Q.D. Calculation of Phase Equilibria in Ti–Al–Mn Ternary System Involving a New Ternary Intermetallic Compound // Intermetallics. 2010. V. 18. № 11. P. 2229–2237. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2010.07.005
Raghavan V. Al–Mn–Ti (Aluminum–Manganese–Titanium) // J. Phase Equilib. Diffus. 2011. V. 32. P. 465–467. https://doi.org/10.1007/s11669-011-9926-6
Zhi L., Jiashi M., Renhai S., James C.W., Alan A.L. CALPHAD Modeling and Experimental Assessment of Ti–Al–Mn Ternary System // Calphad. 2018. V. 63. P. 126–133. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2018.09.002
Zhang S., Nic J., Mikkola D. New Cubic Phases Formed by Alloying Al3Ti with Mn and Cr // Scr. Metall. Mater. 1990. V. 24. P. 57–62.
Toshimitsu T., Hiroshi H. The Influence of Oxygen Concentration and Phase Composition on the Manufacturability and High-Temperature Strength of Ti–42Al–5Mn (at %) Forged Alloy // J. Mater. Process. Technol. 2019. V. 213. P. 752–758. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2012.12.003
Hongjian T., Xiaobing L., Yingche M., Chen B., Xing W., Zhao P., Lei S., Zhang M., Liu K. Multistep Evolution of βo Phase during Isothermal Annealing of Ti–42Al–5Mn Alloy: Formation of Laves Phase // Intermetallics. 2020. V. 126. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2020.106932
Лазарев П.А., Бусурина М.Л., Сычев А.Е. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез в системе Ti–Al–Mn // Физика горения и взрыва. 2023. Т. 59. № 1. С. 1272–1278. https://doi.org/10.15372/FGV20230109
Shu S., Qiu F., Xing B., Jin S., Wang J., Jiang Q. Effect of Strain Rate on the Compression Behavior of TiAl and TiAl–2Mn Alloys Fabricated by Combustion Synthesis and Hot Press Consolidation // Intermetallics. 2013. V. 43. P. 24–28. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2013.07.003
Bondarchuk Yu.V., Pityulin A.N., Sytschev A.E. SHS Compunction of Multilayer Solid Alloy/Metal Materials // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 1993. V. 2. P. 75–83.
Питюлин А.Н. Силовое компактирование в СВС-процессах // Самораспространяющийся высокотемпературный синтез: теория и практика / Под ред. Сычева А.Е. Черноголовка: Территория, 2001. С. 333–353.
Kovalev D., Ponomarev V. Time-Resolved X-Ray Diffraction in SHS Research and Related Areas: An Overview // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2019. V. 28. № 2. P. 114–123.
Yong D., Jiong W., Jingrui Z., Clemens J., Weitzer F., Schmid R., Munekazu O., Honghui X., Liu Z., Shunli S., Zhang W. Reassessment of the Al–Mn System and a Thermodynamic Description of the Al–Mg–Mn System // Int. J. Mater. Res. 2007. V. 98. № 9. P. 855–871. https://doi.org/10.3139/146.101547
Shevyrtalov S., Zhukov A., Medvedeva S., Lyatun I., Zhukova V., Rodionova V. Radial Elemental and Phase Separation in Ni-Mn-Ga Glass-Coated Microwires // J. Appl. Phys. 2018. V. 123 № 17. P. 173–903. https://doi.org/10.1063/1.5028549