Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

Дополнительно проведено термодинамическое моделирование процесса самопроизвольного переноса алюминия на титан в порошковой смеси (WC + Al) в присутствии ионно-электронного активатора (Li-LiCl). Использована программа HSC Chemistry 6.12 компании Outotec. Рис. 2. Зависимость увеличения массы образцов от размеров частиц инертного наполнителя Л120 з. Покрытия получены при 70°С за 5 ч В базе данных используемой программы содержатся сведения о более чем 60 соединениях, образуемых компонентами изучаемой системы в диапазоне температур 0-1200°C. Все они распределяются по фазам и в таком виде учитываются в дальнейших расчетах в рамках модели идеально-ассоциированных растворов. На рисунке 6 представлена зависимость равновесного состава системы от температуры. При анализе данной зависимости, а также подобных зависимостей для разных фаз системы сделаны следующие выводы: 1. В рассматриваемой системе возможно формирование интерметаллидов титана с алюминием, причем преимущественно образуется более богатый по алюминию сплав (на диаграмме состояния системы Ti-Al присутствуют еще фазы TiAl2 и Ti3Al, сведения о которых отсутствуют в базе данных. Можно ожидать появления этих соединений как в промежуточной зоне диффузионного покрытия, так и в зоне подложки). 2. Хлорид лития в данной системе практически не участвует во взаимодействиях. При высокой температуре он переходит в газовую фазу. 3. В заданных условиях литий образует интерметаллид с алюминием, который может являться поставщиком алюминия к поверхности титана. 4. Термодинамически возможно образование карбида алюминия в карбидной фазе в количестве, близком к 1 мольному проценту. 5. Видно, что растворение титана практически не протекает (равновесное содержание низших хлоридов титана, образующихся по реакции вытеснения, не превышает 10-17 мол. % при температуре ниже 800°С). 6. Учет возможности образования карбидов Ti (как показано ниже) приводит к весьма глубокому протеканию обменной реакции титана с карбидами вольфрама при равновесии. Однако отсутствие переносчиков углерода (а также низкие температуры) не должны приводить к заметному протеканию процесса образования карбида титана в наших условиях. 7. Следует специально подчеркнуть, что введение хлорида лития не приводит к появлению хлоридов алюминия, способных ускорить его доставку к титановой подложке. 8. Равновесное количество карбида лития (менее 10-4 мол. %) также не может обеспечить появление углеродсодержащих примесей в подложке. 9. Состав газовой фазы при температурах до 800°С представлен инертным газом, содержащим галогениды лития пары лития в количестве, не превышающем 0/1 об. %. 10. Соединения алюминия в газовой фазе практически отсутствуют (менее 10-5 об. %), что также указывает на невозможность обеспечения переноса алюминия через газовую фазу. Изучено влияние ионно-электронных активаторов (Li-LiCl, Ca-CaCl2, Ba-BaCl2) на кинетику процесса самопроизвольного переноса алюминия на Ti, Zr, Nb, Mo, Ta, армко-железо, Ст.20 и сталь Х18Н10Т в порошковых смесях при механической активации поверхности. В таблице представлены усредненные значения привесов, получаемые при различных условиях на изучаемых подложках. 233