Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

и структурообразования, позволяет при низком уровне энергозатрат за короткое (2-10 с) время получить жаропрочные сплавы, готовые к работе при температурах до 2000 °С и обладающие прочностью до 250 МПа. Классические методы получения таких материалов имеют свои недостатки, которые заключаются в использовании сложного технологического оборудования, что делает метод центробежной СВС-металлургии конкурентноспособным по отношению к алюмотремии и печной металлургии. Синтез проводится инициированием горения высококалорийных смесей термитного типа в жаропрочных графитовых и кварцевых кварцевых формах. Процесс горения протекает между оксидами целевых элементов будущего сплава и металлом-восстановителем (Al, Ca и др.). В смесь могут быть добавлены неметаллы (C, Si, B), которые тоже могут участвовать в химических реакциях. В результате химического превращения и высоких температур горения все компоненты переходят в расплавленное состояние с последующим фазоразделением, которое протекает за счет разности удельных весов и гравитационных сил. В результате формируется двухфазный продукт, состоящий из металлической фазы, находящейся на дне формы, и оксидного продукта (AI 2 O 3 с примесями металлов) сверху. Однако фазоразделение не всегда проходит полномерно, в таком случае продуктом является керамика. Для лучшего отделения сплава от оксида используют центробежное оборудование, позволяющее применять перегрузки значением от 1 до 1100g. Перспективным для аэрокосмической отрасли является получение материалов на основе таких элементов, как Ni и Co, создающих интерметаллические соединения с Al (Co-Al, Ni-Al). Для улучшения прочностных свойств такие сплавы легируются как тугоплавкими металлами (Cr, Mo, Ti), так и неметаллами (С, B). Эти материалы можно использовать для лопаток ГТД, их покрытий, обшивок летательных аппаратов, реактивных сопел и т. д. В данной работе группой авторов рассмотрены физико-химические особенности получения методом центробежной СВС-металлургии сплавов Ni-Cr- Al-Mo-Ti-C и Co-Nb-Cr-W-Mo-C-Al, а также исследованы их свойства. Современные NiAl-материалы не обладают достаточными эксплуатационными характеристиками. Один из подходов к улучшению характеристик хрупкого интерметаллида — легирование тугоплавкими элементами. Композиции таких материалов чаще всего представляют собой основной матричный материал, по которому равномерно распределены дисперсные частицы других. Сплав состава Ni-Cr-Al-Mo-Ti-C имеет перспективу для создания защитных покрытий на деталях оборудования, работающего в условиях интенсивного износа и агрессивных сред [2]. Базовой смесью для синтеза сплава являлась смесь порошковых оксидов никеля и хрома (NiO и Cr 2 O 3 ) с алюминием в качестве восстановителя (смесь «X»). В качестве легирующих компонентов выступали MoO3, TiO 2 , C, Al (смесь «Y») в различных соотношениях, сгенерированных в ходе расчетов ожидаемых композиций целевого продукта (многокомпонентного сплава), с расчетной адиабатической температурой горения выше температуры плавления AhO3. Ранее в экспериментальных исследованих было показано, что изменение соотношения высоко- и низкоэкзотермической составляющих оказывает влияние на процессы горения, формирование химического состава полученного сплава и его микроструктуры. Синтез проводился при нормальных условиях, а также в компланарной и ортогональной ориентациях вектора действия перегрузки. После проведения синтеза полученные образцы были подвергнуты рентгенофазовым исследованиям, структурному и химическому анализу. Фазовая композиция таких материалов характеризовалась многофазностью и состояла из интерметаллических соединений на основе NiTi, MoCr и титанохромового карбида. На основе вышеизложенных результатов и относительно невысокой температуры горения было принято решение исследовать три случая с поочередным замещением в составе шихты пероксидной составляющей на основе магния, кальция и бария (MgO 2 , CaO 2 , BaO 2 ) со своим алюминием для обеспечения восстановительного процесса. Величину легирующей смеси «Y» в данной серии экспериментов фиксировали, выбирая наиболее подходящую точку из «пристрелочной» серии экспериментов. Предполагалось, что добавление в шихту выскоэкзотермических термитных составов (пероксидов) значительно повысит температуру горения смесей [3] и существенно повлияет на полученную фазовую композицию и структуру сплава. Согласно термодинамическим расчетам по программе Thermo, максимальная адиабатическая температура горения смесей при начальных условиях составляла ~2470 °С, а с пероксидами — около 3000 °С. Образцы с пероксидными добавками синтезировались при нормальных условиях в условиях компланарного воздействия вектора перегрузки относительно фронта горения. Один из наиболее перспективных экспериментов с пероксидной добавкой — MgO 2 был продублирован в «бомбе постоянного давления» в атмосфере аргона (рис. 1) с целью выявления потенциала неравновесных условий и конкуренции воздействия перегрузки и повышенного давления на структуру, фазовую композицию получаемых продуктов СВС [4]. 108