Микроструктура и свойства многослойных материалов на основе сплава Ti–6Al–4V, полученных по порошковой технологии

Микроструктура и свойства многослойных материалов на основе сплава Ti–6Al–4V, полученных по порошковой технологии

Получены 2–3-слойные структуры, состоящие из сплава Ti–6Al–4V и композитов на его основе с 5...10 % частиц ТiВ или ТiС, методом холодного прессования и вакуумного спекания многокомпонентных порошковых смесей на основе наводороженного порошка титана. Изучены закономерности эволюции микроструктуры, по...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2018
Main Authors: Ивасишин, О.М., Марковский, П.Е., Саввакин, Д.Г., Бондарчук, В.И., Стасюк, А.А., Приходько, С.В.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2018
Series:Современная электрометаллургия
Subjects:
Новые материалы
Online Access:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167509
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Микроструктура и свойства многослойных материалов на основе сплава Ti–6Al–4V, полученных по порошковой технологии / О.М. Ивасишин, П.Е. Марковский, Д.Г. Саввакин, В.И. Бондарчук, А.А. Стасюк, С.В. Приходько // Современная электрометаллургия. — 2018. — № 3 (132). — С. 52-57. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-167509
record_format dspace
spelling irk-123456789-1675092020-03-31T01:26:07Z Микроструктура и свойства многослойных материалов на основе сплава Ti–6Al–4V, полученных по порошковой технологии Ивасишин, О.М. Марковский, П.Е. Саввакин, Д.Г. Бондарчук, В.И. Стасюк, А.А. Приходько, С.В. Новые материалы Получены 2–3-слойные структуры, состоящие из сплава Ti–6Al–4V и композитов на его основе с 5...10 % частиц ТiВ или ТiС, методом холодного прессования и вакуумного спекания многокомпонентных порошковых смесей на основе наводороженного порошка титана. Изучены закономерности эволюции микроструктуры, пористости и усадки при спекании слоев порошковых смесей разного состава. Установлено, что добавление упрочняющих частиц карбида титана и борида титана в порошковые смеси влияет на их усадку, что создает риск разрушения многослойных структур из-за разницы в усадке прилегающих слоев разного состава. Оптимизацией параметров порошковой технологии получены слоистые материалы с заданной микроструктурой, обеспечивающей желаемое сочетание механических и эксплуатационных характеристик. Отримані 2–3 шарові структури, що складаються з сплаву Ti–6Al–4V і композитів на його основі з 5…10 % частинок ТiВ або ТiС, методом холодного пресування та вакуумного спікання багатокомпонентних порошкових сумішей на основі наводненого порошку титану. Досліджено закономірності еволюції мікроструктури, пористості та усадки при спіканні шарів порошкових сумішей, які відповідають сплаву та композитам. Встановлено, що додавання частинок карбіду титану та бориду титану до порошкових сумішей впливає на їх усадку, що створює ризик руйнування багатошарових структур внаслідок різниці в усадці прилягаючих шарів різного складу. Оптимізацією параметрів порошкової технології отримано шарові матеріали із заданою мікроструктурою, що забезпечує бажаний комплекс механічних та експлуатаційних характеристик The 2–3-layer structures, consisting of Ti–6Al–4V alloy and composites on its base with 5...10 % particles of ТiВ or ТiС, were produced by the method of cold pressing and vacuum sintering of multi-component powder mixtures on the base of hydrogenized titanium powder. Laws of evolution of microstructure, porosity and shrinkage in sintering of layers of powder mixtures of different composition were studied. It was found that adding of hardening particles of titanium carbide and titanium boride into powder mixtures has an effect on their shrinkage, that causes the risk of fracture of multilayer structures due to difference in shrinkage of adjacent layers of different composition. By optimizing the parameters of powder technology, the laminar materials were produced with a preset microstructure, providing the desired complex of mechanical and service characteristics. 2018 Article Микроструктура и свойства многослойных материалов на основе сплава Ti–6Al–4V, полученных по порошковой технологии / О.М. Ивасишин, П.Е. Марковский, Д.Г. Саввакин, В.И. Бондарчук, А.А. Стасюк, С.В. Приходько // Современная электрометаллургия. — 2018. — № 3 (132). — С. 52-57. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0233-7681 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/sem2018.03.08 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167509 669.2; 669.788; 669.296; 539.5 ru Современная электрометаллургия Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Новые материалы
Новые материалы
spellingShingle Новые материалы
Новые материалы
Ивасишин, О.М.
Марковский, П.Е.
Саввакин, Д.Г.
Бондарчук, В.И.
Стасюк, А.А.
Приходько, С.В.
Микроструктура и свойства многослойных материалов на основе сплава Ti–6Al–4V, полученных по порошковой технологии
Современная электрометаллургия
description Получены 2–3-слойные структуры, состоящие из сплава Ti–6Al–4V и композитов на его основе с 5...10 % частиц ТiВ или ТiС, методом холодного прессования и вакуумного спекания многокомпонентных порошковых смесей на основе наводороженного порошка титана. Изучены закономерности эволюции микроструктуры, пористости и усадки при спекании слоев порошковых смесей разного состава. Установлено, что добавление упрочняющих частиц карбида титана и борида титана в порошковые смеси влияет на их усадку, что создает риск разрушения многослойных структур из-за разницы в усадке прилегающих слоев разного состава. Оптимизацией параметров порошковой технологии получены слоистые материалы с заданной микроструктурой, обеспечивающей желаемое сочетание механических и эксплуатационных характеристик.
format Article
author Ивасишин, О.М.
Марковский, П.Е.
Саввакин, Д.Г.
Бондарчук, В.И.
Стасюк, А.А.
Приходько, С.В.
author_facet Ивасишин, О.М.
Марковский, П.Е.
Саввакин, Д.Г.
Бондарчук, В.И.
Стасюк, А.А.
Приходько, С.В.
author_sort Ивасишин, О.М.
title Микроструктура и свойства многослойных материалов на основе сплава Ti–6Al–4V, полученных по порошковой технологии
title_short Микроструктура и свойства многослойных материалов на основе сплава Ti–6Al–4V, полученных по порошковой технологии
title_full Микроструктура и свойства многослойных материалов на основе сплава Ti–6Al–4V, полученных по порошковой технологии
title_fullStr Микроструктура и свойства многослойных материалов на основе сплава Ti–6Al–4V, полученных по порошковой технологии
title_full_unstemmed Микроструктура и свойства многослойных материалов на основе сплава Ti–6Al–4V, полученных по порошковой технологии
title_sort микроструктура и свойства многослойных материалов на основе сплава ti–6al–4v, полученных по порошковой технологии
publisher Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate 2018
topic_facet Новые материалы
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167509
citation_txt Микроструктура и свойства многослойных материалов на основе сплава Ti–6Al–4V, полученных по порошковой технологии / О.М. Ивасишин, П.Е. Марковский, Д.Г. Саввакин, В.И. Бондарчук, А.А. Стасюк, С.В. Приходько // Современная электрометаллургия. — 2018. — № 3 (132). — С. 52-57. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series Современная электрометаллургия
work_keys_str_mv AT ivasišinom mikrostrukturaisvojstvamnogoslojnyhmaterialovnaosnovesplavati6al4vpolučennyhpoporoškovojtehnologii
AT markovskijpe mikrostrukturaisvojstvamnogoslojnyhmaterialovnaosnovesplavati6al4vpolučennyhpoporoškovojtehnologii
AT savvakindg mikrostrukturaisvojstvamnogoslojnyhmaterialovnaosnovesplavati6al4vpolučennyhpoporoškovojtehnologii
AT bondarčukvi mikrostrukturaisvojstvamnogoslojnyhmaterialovnaosnovesplavati6al4vpolučennyhpoporoškovojtehnologii
AT stasûkaa mikrostrukturaisvojstvamnogoslojnyhmaterialovnaosnovesplavati6al4vpolučennyhpoporoškovojtehnologii
AT prihodʹkosv mikrostrukturaisvojstvamnogoslojnyhmaterialovnaosnovesplavati6al4vpolučennyhpoporoškovojtehnologii
first_indexed 2025-07-15T00:40:44Z
last_indexed 2025-07-15T00:40:44Z
_version_ 1837671440971726848
fulltext 52 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 3 (131), 2018 НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ УДК 669.2; 669.788; 669.296; 539.5 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/sem2018.03.08 МИКрОСТруКТурА И СВОйСТВА МНОГОСЛОйНых МАТЕрИАЛОВ НА ОСНОВЕ СПЛАВА Ti–6Al–4V, ПОЛуЧЕННых ПО ПОрОШКОВОй ТЕхНОЛОГИИ* О. М. Ивасишин1, П. Е. Maрковский1, Д. Г. Саввакин1, В. И. Бондарчук1, А. А. Стасюк1, С. В. Приходько2 1Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины. 03142, г. Киев, бульв. Академика Вернадского, 36. E-mail: ivas@imp.kiev.ua 2Инженерно-материаловедческий факультет, Университет Калифорнии. 90095, Лос-Анджелес, США. E-mail: prikhodko.sergey@gmail.com Получены 2–3-слойные структуры, состоящие из сплава Ti–6Al–4V и композитов на его основе с 5...10 % частиц ТiВ или ТiС, методом холодного прессования и вакуумного спекания многокомпонентных порошковых смесей на основе наводороженного порошка титана. Изучены закономерности эволюции микроструктуры, пористости и усадки при спекании слоев порошковых смесей разного состава. Установлено, что добавление упрочняющих частиц карбида титана и борида титана в порошковые смеси влияет на их усадку, что создает риск разрушения многослойных структур из-за разницы в усадке прилегающих слоев разного состава. Оптимизацией параме- тров порошковой технологии получены слоистые материалы с заданной микроструктурой, обеспечивающей желаемое сочетание механических и эксплуатационных характеристик. Библиогр. 4, табл. 2, ил. 6. К л ю ч е в ы е с л о в а : многослойные структуры; порошковая смесь; композит; спекание; микроструктура Материалы на основе титана благодаря сочета- нию высокой удельной прочности, пластических характеристик и коррозионной стойкости находят широкое применение в авиации, машиностроении, химической промышленности, медицине, оборон- ной сфере [1, 2]. В то же время в ряде экстремаль- ных условий эксплуатации (например, высоко- прочные детали, работающие при повышенном износе, защитные броневые покрытия) однород- ные сплавы или металломатричные композиты на основе титана не обеспечивают требуемой комби- нации высоких показателей прочности, твердости и износостойкости при достаточных характери- стиках пластичности и трещиностойкости. Требу- емого комплекса высоких характеристик в одном изделии можно достичь путем создания много- слойных материалов, индивидуальные слои в ко- торых отличаются по химическому составу и/или микроструктуре, и, соответственно, по своим ме- ханическим свойствам. Так, например, комбина- ция слоев металломатричных композитов, упроч- ненных твердыми высокомодульными частицами ТiВ или ТiС, и слоя относительно пластичного сплава является перспективной для получения требуемого сочетания прочности, твердости и вязких характеристик. Требуемого уровня изно- состойкости изделий в машиностроении и броне- стойкости защитных титановых плит в оборонной промышленности можно достичь упрочняя по- верхность сплава слоем (или несколькими сло- ями) металломатричных композитов. Учитывая, что технологии порошковой металлургии позво- ляют создавать слоистые структуры экономиче- ски эффективным путем, целью данного исследо- вания было получение 2–3-слойных материалов, состоящих из сплава Ti–6Al–4V и композитов на его основе с 5...10 % частиц ТiВ или ТiС, методом прессования или спекания многокомпонентных порошковых смесей. Экспериментальная часть. В работе получены образцы, состоящие из слоев сплава Ti–6Al–4V (мас. % ) и композитов на его основе с добавка- ми 5...10 % (по объему) упрочняющих частиц ТiВ или ТiС. Каждый слой получали из смесей на основе наводороженного порошка титана (ги- дрида титана TiH2) с добавками порошковой ли- гатуры 60 % Al–40 % V. Для создания слоев ком- позитов дополнительно добавляли порошки TiC или TiB2, который формирует частицы TiB при высоких температурах вследствие реакции TiB2 + Ti → 2TiB. Размеры порошковых частиц основы *По материалам доклада, представленного на Международной конференции «Титан-2018. Производство и применение в Украине», 11–13 июня 2018, г. Киев, ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. © О. М. ИВАСИШИН, П. Е. MAРКОВСКИЙ, Д. Г. САВВАКИН, В. И. БОНДАРЧУК, А. А. СТАСЮК, С. В. ПРИХОДЬКО, 2018 53ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 3 (131), 2018 НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ в различных экспериментах составляли от менее 40 до 100...150 мкм, размеры частиц лигатуры 60 % Al–40 % V — менее 63 мкм, а карбида тита- на и диборида титана — менее 30 мкм. Порошок гидрида титана использовали как основу смесей, учитывая его преимущество [3, 4] с точки зрения активации спекания порошков, очищения их от примесей водородом, и, в итоге, достижения луч- шего комплекса механических свойств конечных материалов. В отдельных экспериментах вместо гидрида титана использовали титановый порошок тех же размеров для сравнения и изучения влия- ния водорода. Смеси, соответствующие каждому слою, готовили отдельно, после чего их послой- но засыпали в пресс-форму и единоразово прес- совали при комнатной температуре при давлени- ях 150...650 МПа, получая 2–3-слойные образцы. Спрессованные призматические заготовки раз- мерами 65×10×10 мм и плиты 90×90 и толщиной 12...20 мм спекали в вакуумной печи при 1250 оС в течение 4 ч для одновременного удаления водоро- да и формирования массивного микроструктурно однородного материала в каждом слое при доста- точной адгезии между ними. Микроструктуру спеченных слоистых материа- лов исследовали методами оптической и сканиру- ющей электронной микроскопии. Механические свойства оценивали как для материала каждого индивидуального слоя (твердость по Виккерсу, свойства на растяжение на цилиндрических об- разцах с диаметром рабочей части 4 мм, выточен- ных из соответствующего слоя), так и для двух- слойных образцов методом трехточечного изгиба. результаты и обсуждение. Для достижения мак- симально высокого комплекса механических ха- рактеристик необходимо получение при спека- нии химически и микроструктурно однородного материала (сплав или композит) в каждом слое, включая однородное распределение упрочняю- щих частиц в композитных слоях, при минималь- ной остаточной пористости, а также обеспечение достаточной прочности связей между слоями без трещин и повышенной пористости на границе раздела. Учитывая специфику подхода, а именно, использование наводороженного порошка титана, важным условием является практически полное удаление водорода в процессе вакуумного спе- кания (до концентрации менее 0,01 мас. %), что- бы избежать проявления водородной хрупкости. Удовлетворение этим критериям необходимо для достижения высокого комплекса характеристик многослойного материала в целом. При создании 2- и 3-слойных материалов, включающих слои металломатричных композитов с 5 и 10 % TiC, спеченные образцы отвечали всем вышеприведенным критериям (рис. 1). Доста- точно однородная микроструктура при наличии 3,5...4,0 % остаточных пор была получена в ка- ждом слое без трещин и избыточной пористости на поверхности раздела слоев сплава Ti–6Al–4V и композитов Ti–6Al–4V–(5…10 % )TiC. Линейная усадка при спекании каждого слоя была в пределах 15,1...15,7 % . Такая значительная величина усад- ки образцов объясняется уменьшением объема каждой частички гидрида титана в процессе уда- ления водорода и собственно спеканием порошко- вых смесей. Важно отметить, что добавление в смеси 5...10 % частиц карбида титана, которые практически инертны по отношению к матрице сплава Ti–6Al–4V при спекании, крайне незначи- тельно влияет на усадку порошковых прессовок и конечную пористость соответствующих слоев. Таким образом, были успешно получены образцы со слоистой структурой, упрочненные частицами TiC, при хорошей интеграции слоев сплава и ком- позитов (рис. 1). При спекании слоистых образцов, которые со- держали композиты, упрочненные частицами бо- рида титана, ситуация была принципиально иной. Рис. 1. Внешний вид спеченной двухслойной плиты (а) из сплава Ti–6Al–4V (верхний слой) и композита Ti–6Al–4V–10 % TiC (нижний слой); микроструктура границы раздела (показана стрелками) между слоями (б) и слоя композита Ti–6Al–4V–10 % TiC (в) 54 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 3 (131), 2018 НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ Данные образцы деформировались при спекании с появлением трещин между слоями различного состава (рис. 2). Дилатометрические исследования при нагреве монослойных порошковых прессовок различного состава показали, что если величина усадки гидрида титана и смесей на его основе, соответствующих сплаву Ti–6Al–4V и композиту Ti–6Al–4V–10 % TiC достаточно близки, то смеси, содержащие бориды, характеризуются значитель- но меньшей усадкой (рис. 3). При температурах выше 900 оС, когда десорбция водорода уже за- вершилась, развивается реакция TiB2 + Ti → 2TiB, что сопровождается значительным увеличением пористости (рис. 4), и, как следствие, в этом тем- пературном интервале вместо усадки наблюдается увеличение линейных размеров (и объема) сме- сей, состав которых соответствует композитам Ti–6Al–4V–х % TiВ (рис. 3). Более того, эффект «распухания» возрастает с увеличением содержа- ния боридных частиц. При нагреве многослойных структур существенные различия в величинах ли- нейной усадки прилегающих слоев (15...17 % для сплава и 8...11 % для композитов с частицами TiB) приводят к возникновению напряжений при спе- кании, нарушающих связь между слоями. Из полученных результатов сделан вывод о необходимости контролированно регулировать усадку при спекании прилегающих слоев сплава и композита с частицами борида титана для обеспе- чения близких величин их усадки. Известно, что влиять на усадку при спекании порошковых прес- совок можно, используя в качестве основы сме- сей вместо гидрида титана титановый порошок, спекание которого характеризуется существенно меньшими объемными эффектами, а также изме- няя давление прессования смесей (рис. 5, а) и раз- меры порошковых частиц (рис. 5, б). На рис. 5, а на примере двухслойных образцов (сплав/компо- зит с 10 % ТiВ) показано влияние давления прес- сования порошков и наличия в них водорода на изменение величины усадки прилегающих слоев. Из данных результатов следует, что, в принципе, комбинируя эти два параметра, можно достичь до- статочно близкой величины усадки слоев сплава и композита с 10 % TiB, однако при достаточно высоких давлениях прессования, что не всегда достижимо при изготовлении образцов больших размеров. Поэтому с нашей точки зрения наибо- лее перспективным методом воздействия на вели- чину усадки отдельных слоев (рис. 5, б) является использование в каждом слое разных строго опре- деленных размеров порошка основы (гидрида ти- тана или титанового). Так, чтобы уравнять усадку прилегающих слоев разного состава рекомендо- Рис. 2. Внешний вид спеченных двухслойных образцов: 1 — Ti–6Al–4V; 2 — Ti–6Al–4V–10TiB Рис. 3. Изменение линейных размеров при нагреве порошко- вых прессовок различного состава на основе гидрида титана: 1 — Ti–6Al–4V; 2 — TiH2; 3 — Ti–6Al–4V–10 % TiC; 4 — Ti–6Al–4V–10 % TiB; 5 — Ti–6Al–4V–20 % TiB (композит с 20 % TiB является модельным материалом, использованным для изучения влияния содержания боридов на усадку) Рис. 4. Микроструктура спеченного композита Ti–6Al– 4V–10 % TiВ 55ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 3 (131), 2018 НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ вано использовать дисперсный порошок основы для увеличения усадки смесей с боридами. В то же время, относительно крупный порошок осно- вы используется для снижения величины усадки слоя, соответствующего сплаву Ti–6Al–4V. Оптимизацией указанных технологических параметров получены двухслойные материалы Ti–6Al–4V/Ti–6Al–4V + (5...10 %)TiB с близкой усадкой прилегающих слоев, что обеспечило от- сутствие искажения формы и растрескивания между слоями при спекании (рис. 6). По оптимальным технологическим параме- трам для каждого слоя в зависимости от его соста- ва получены монослойные образцы для предвари- тельной оценки механических свойств (табл. 1). В данной таблице показаны свойства материала Ti–6Al–4V (образец 1), полученного по данной ги- дридной технологии [4]. В настоящей работе при подборе оптимальных параметров изготовления слоистых структур использовали достаточно круп- ные порошки гидрида титана и низкое (150 МПа) давление при прессовании порошковых смесей, Рис. 5. Величина усадки двухслойных образцов (светлый — слой сплава, темный — композита с 10 % TiB) на основе порош- ка титана (1), гидрида титана (2), титана для изготовления сплава и гидрида для слоя композита (3) при разных давлениях прессования (а) и монослоев на основе гидрида титана различной дисперсности (б): 1 — < 40; 2 — < 100; 3 — 80...100; 4 — 100...125 мкм Рис. 6. Двухслойные образцы Ti–6Al–4V/Ti–6Al–4V–10 % TiB после оптимизации технологических параметров (а, б) и опти- мизированная микроструктура переходного слоя (в) Т а б л и ц а 1 . Механические свойства спеченных монослойных материалов Номер образца Материал Пористость, % Твердость, HV sв, MПa e, % 1 Ti–6Al–4V (результаты [4]) 1,5...1,0 320...340 940...1000 10...14 2 Ti–6Al–4V 3,6 299 969 8,3 3 Ti–6Al–4V 1,8 345 1034 7,2 4 Ti–6Al–4V–5TiC 3,8 333 708 <1 5 Ti–6Al–4V–10TiC 3,6 373 618 0 6 Ti–6Al–4V–5TiB 4,5 327 847 0 7 Ti–6Al–4V–10TiB 8 324 512 0 56 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 3 (131), 2018 НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ вследствие чего полученный сплав Ti–6Al–4V (об- разцы 2, 3) характеризовался повышенной оста- точной пористостью (1,8...3,6 %). Такое повыше- ние пористости привело к некоторому снижению механических свойств сплава Ti–6Al–4V при ис- пытаниях на растяжение. Добавки частиц TiC или TiB при изготовлении композитов (образцы 4–7) должны повышать твердость и прочность, однако этот позитивный эффект, как правило, подавляет- ся повышенной пористостью, имеющей особенно негативное влияние на композиты с боридными частицами. В то же время комбинация двух слоев (сплав Ti–6Al–4V и композиты на его основе) позволяет достичь обнадеживающих результатов при испы- таниях на трехточечный изгиб (табл. 2), что осо- бенно заметно для композитов с частицами TiC. Твердый слой композита и пластичный слой спла- ва совместно создают достаточный баланс проч- ностных и пластических характеристик. По разработанной технологии успешно изго- товлены двух- и трехслойные плиты (рис. 1, а, 6, б) для баллистических испытаний. Проведен- ные испытания показали, что спеченные плиты со слоистой структурой способны выдерживать бал- листический удар, при этом их защитные характе- ристики лучше, чем у однородных плит такой же толщины, изготовленных из литого или горячеде- формированного сплава Ti–6Al–4V. Выводы 1. Материалы, имеющие слоистую структуру, на основе сплава Ti–6Al–4V и композитов с части- цами TiB и TiC успешно получены методом хо- лодного прессования и вакуумного спекания по- рошковых смесей. 2. Установлены оптимальные технологические параметры (размер частиц, условия прессования смесей и их спекания), которые позволяют полу- чить однородную микроструктуру и желаемые механические свойства в пределах каждого слоя при требуемой адгезии между слоями разного хи- мического состава. 3. Проведены баллистические испытания, кото- рые подтвердили преимущество полученных слоис- тых структур по сравнению с однородным литым/ горячедеформированным сплавом Ti–6Al–4V. Работа выполнена в рамках гранта НАТО G5030 (2016–2018) программы «НАТО за мир и безопасность». Список литературы/ References 1. Lutjering, G., Williams, J.C. (2007) Titanium. Berlin Heidel- berg: Springer, Second edition. 2. Montgomery, J.S., Wells, M.G.H. (2007) Titanium armor ap- plications in combat vehicles. JOM, 53(4), 29–32. 3. Ivasichin, O.M., Shpak, A.P., Savvakin, D.G. (2006) Economy technology of production of titanium parts by powder metal- lurgy method. Titan, 1, 31–39 [in Russian]. 4. Ivasishin, O.M., Savvakin, D.G., Moxson, V.S. (2007) Pro- duction of titanium components from hydrogenated titanium powder: Optimization of parameters. Ti-2007 Science and Technology. In: Proc. of 11th World Conf. on Titanium (Kyo- to, Japan). Japan Institute of Metals, 1, 757–760. МіКрОСТруКТурА ТА ВЛАСТИВОСТі БАГАТОШАрОВИх МАТЕріАЛіВ НА ОСНОВі СПЛАВу Ti–6Al–4V, ОТрИМАНИх зА ПОрОШКОВОЮ ТЕхНОЛОГіЄЮ О. М. івасишин1, П. Є. Maрковський1, Д. Г. Саввакін1, В. і. Бондарчук1, О. О. Стасюк1, С. В. Приходько2 1Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України. 03142, м. Київ, бульв. Академіка Вернадського, 36. E-mail: ivas@imp.kiev.ua 2Інженерно-матеріалознавчий факультет, Університет Каліфорнії. 90095, Лос-Анджелєс, США. E-mail: prikhodko.sergey@gmail.com Отримані 2–3 шарові структури, що складаються з сплаву Ti–6Al–4V і композитів на його основі з 5…10 % ча- стинок ТiВ або ТiС, методом холодного пресування та вакуумного спікання багатокомпонентних порошкових сумішей на основі наводненого порошку титану. Досліджено закономірності еволюції мікроструктури, пори- стості та усадки при спіканні шарів порошкових сумішей, які відповідають сплаву та композитам. Встановлено, що додавання частинок карбіду титану та бориду титану до порошкових сумішей впливає на їх усадку, що ство- рює ризик руйнування багатошарових структур внаслідок різниці в усадці прилягаючих шарів різного складу. Оптимізацією параметрів порошкової технології отримано шарові матеріали із заданою мікроструктурою, що забезпечує бажаний комплекс механічних та експлуатаційних характеристик. Бібліогр. 4, табл. 2, іл. 6. К л ю ч о в і с л о в а : багатошарові структури; порошкова суміш; композит; спікання; мікроструктура Т а б л и ц а 2 . результаты испытаний на трехточечный изгиб двухслойных образцов Номер образца Слой композита σизг, МПа ε, % 1 Ti–6Al–4V–5TiC 2140 18,5 2 Ti–6Al–4V–10TiC 2158 14,0 3 Ti–6Al–4V–5TiB 1710 10,3 4 Ti–6Al–4V–10TiB 1660 9,0 57ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 3 (131), 2018 НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF MULTILAYER MATERIALS ON Ti–6Al–4V ALLOY BASE, PRODUCED BY POWDER TECHNOLOGY O.M. Ivasishin1, P.E. Markovsky1, D.G. Savvakin1, V.I. Bondarchuk1, A.A. Stasyuk1, S.V. Prikhodko2 1G.V. Kurdyumov Institute for Metal Physics of the NAS of Ukraine. 36 Academician Vernadsky Blvd., 03142, Kyiv. E-mail: ivas@imp.kiev.ua 2Engineering-Materials Science Faculty, Californian University 90095, Los-Angeles, USA. E-mail: prikhodko.sergey@gmail.com The 2–3-layer structures, consisting of Ti–6Al–4V alloy and composites on its base with 5...10 % particles of ТiВ or ТiС, were produced by the method of cold pressing and vacuum sintering of multi-component powder mixtures on the base of hydrogenized titanium powder. Laws of evolution of microstructure, porosity and shrinkage in sintering of layers of powder mixtures of different composition were studied. It was found that adding of hardening particles of titanium carbide and titanium boride into powder mixtures has an effect on their shrinkage, that causes the risk of fracture of multilayer structures due to difference in shrinkage of adjacent layers of different composition. By optimizing the parameters of powder technology, the laminar materials were produced with a preset microstructure, providing the desired complex of mechanical and service characteristics. 4 Ref., 2 Tabl., 6 Fig. K e y w o r d s : multilayer structures; powder mixture; composite; sintering; microstructure Поступила 12.07.2018

Similar Items