Нові леговані сплави на основі L1₂ інтерметаліду системи Al—Ti—Cr з підвищеною жаростійкістю
Досліджено вплив одноелементного (Zr, Hf, Sc, Y та Si) та комплексного (ScSi, ScSiZr, ScZrHf, SiYHf) легування на жаростійкість одно- та двофазних евтектичних сплавів на основі L1₂ інтерметаліду потрійної системи Al—Ti—Cr. Визначено легуючі елементи, які підвищують жаростійкість цих груп сплавів при...
Saved in:
| Published in: | Электронная микроскопия и прочность материалов |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63533 |
| 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: | Нові леговані сплави на основі L1₂ інтерметаліду системи Al—Ti—Cr з підвищеною жаростійкістю / Ю.В. Мільман, Н.П. Коржова, Т.М. Легка, Н.Ю. Порядченко, Н.М. Мордовець, І.В. Воскобойнік, В.Х. Мельник // Электронная микроскопия и прочность материалов: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2012. — Вип. 18. — С. 59-66. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860183555166961664 |
|---|---|
| author | Мільман, Ю.В. Коржова, Н.П. Легка, Т.М. Порядченко, Н.Ю. Мордовець, Н.М. Воскобойнік, І.В. Мельник, В.Х. |
| author_facet | Мільман, Ю.В. Коржова, Н.П. Легка, Т.М. Порядченко, Н.Ю. Мордовець, Н.М. Воскобойнік, І.В. Мельник, В.Х. |
| citation_txt | Нові леговані сплави на основі L1₂ інтерметаліду системи Al—Ti—Cr з підвищеною жаростійкістю / Ю.В. Мільман, Н.П. Коржова, Т.М. Легка, Н.Ю. Порядченко, Н.М. Мордовець, І.В. Воскобойнік, В.Х. Мельник // Электронная микроскопия и прочность материалов: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2012. — Вип. 18. — С. 59-66. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Электронная микроскопия и прочность материалов |
| description | Досліджено вплив одноелементного (Zr, Hf, Sc, Y та Si) та комплексного (ScSi, ScSiZr, ScZrHf, SiYHf) легування на жаростійкість одно- та двофазних евтектичних сплавів на основі L1₂ інтерметаліду потрійної системи Al—Ti—Cr. Визначено легуючі елементи, які підвищують жаростійкість цих груп сплавів при температурах 800—1100 °С. Показано, що найбільш ефективними легуючими елементами для підвищення жаростійкості однофазного L1₂ інтерметаліду є Hf, а для евтектичного сплаву — Zr та Si. Елементом, що покращує властивості сплавів обох типів є Sc. Комплекс легуючих елементів 0,1Sc0,2Zr0,2Hf виявився найбільш ефективним для сплавів на основі однофазного L1₂ інтерметаліду, а комплекс 0,1Sc0,5Si0,2Zr — для евтектичних (L1₂ + β) сплавів. Показано перевагу по жаростійкості нових сплавів порівняно з промисловим сплавом 48Ti—2Nb—2Cr (γ-TiAl).
Исследовано влияние одноэлементного (Zr, Hf, Sc, Y и Si) и комплексного (ScSi, ScSiZr, ScZrHf, SiYHf) легирования на жаростойкость одно- и двухфазных эвтектических сплавов на основе L1₂ интерметаллида тройной системы Al—Ti—Cr. Определены легирующие элементы, повышающие жаростойкость этих групп сплавов при температурах 800—1100 °С. Показано, что наиболее эффективным легирующим элементом для повышения жаростойкости однофазного L1₂ интерметаллида является Hf, а для эвтектического сплава — Zr и Si. Элементом, который повышает свойства сплавов обоих типов, является Sc. Комплекс легирующих элементов 0,1Sc0,2Zr0,2Hf оказался наиболее эффективным для сплавов на основе однофазного L1₂ интерметаллида, а комплекс 0,1Sc0,5Si0,2Z — для эвтектических (L1₂ + β) сплавов. Показано преимущество по жаростойкости новых сплавов по сравнению с промышленным сплавом 48Ti—2Nb—2Cr (γ-TiAl).
Influence of one-element (Zr, Hf, Sc, Y and Si) and complex (ScSi, ScSiZr, ScZrHf, SiYHf) alloying on oxidation resistance of one- and two-phase eutectic alloys with participation of L1₂ intermetallic of ternary Al—Ti—Cr system has been investigated. Alloying elements that increase the oxidation resistance of these groups of alloys at temperatures 800—1100 °С have been determined. It was shown that Hf is the most effective alloying element for increase the oxidation resistance of one-phase L1₂ intermetallic, but Zr and Si are the most effective for eutectic alloy. Sc is the element that increases the properties of the two types of alloys. Among the complexes of alloying elements (0,1Sc0,2Zr0,2Hf) complex turns out to be the most effective for alloys on the base of one-phase L1₂ intermetallic, but (0,1Sc0,5Si0,2Zr)complex turns out to be the most effective for eutectic (L1₂ + β) alloys. It was shown the advantage by oxidation resistance of new alloys in comparison with industrial 48Ti—2Nb—2Cr (γ−TiAl) alloy.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:03:35Z |
| format | Article |
| fulltext |
59
УДК 669.2/8:539.434:∆62-761
Нові леговані сплави на основі
L12 інтерметаліду системи Al—Ti—Cr
з підвищеною жаростійкістю
Ю. В. Мільман, Н. П. Коржова, Т. М. Легка*,
Н. Ю. Порядченко, Н. М. Мордовець, І. В. Воскобойнік,
В. Х. Мельник
*Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, Київ
Досліджено вплив одноелементного (Zr, Hf, Sc, Y та Si) та комплексного (ScSi,
ScSiZr, ScZrHf, SiYHf) легування на жаростійкість одно- та двофазних
евтектичних сплавів на основі L12 інтерметаліду потрійної системи Al—Ti—Cr.
Визначено легуючі елементи, які підвищують жаростійкість цих груп сплавів при
температурах 800—1100 °С. Показано, що найбільш ефективними легуючими
елементами для підвищення жаростійкості однофазного L12 інтерметаліду є Hf,
а для евтектичного сплаву — Zr та Si. Елементом, що покращує властивості
сплавів обох типів є Sc. Комплекс легуючих елементів 0,1Sc0,2Zr0,2Hf виявився
найбільш ефективним для сплавів на основі однофазного L12 інтерметаліду,
а комплекс 0,1Sc0,5Si0,2Zr — для евтектичних (L12 + β) сплавів. Показано
перевагу по жаростійкості нових сплавів порівняно з промисловим сплавом
48Ti—2Nb—2Cr (γ-TiAl).
Ключові слова: інтерметалід, легуючий елемент, жаростійкість.
Розвиток авіакосмічної промисловості потребує створення нових
матеріалів з високою жароміцністю та жаростійкістю. До таких матеріалів
відносять сплави на основі інтерметалідів Ti3Al, TiAl, Al3Ti [1], які
зберігають впорядковану структуру до високих температур та
характеризуються високими показниками жароміцності. Проте
використання їх в якості високотемпературних матеріалів потребує
підвищення жаростійкості при температурах експлуатації вище 750 °С.
В більшості робіт [2—7] автори вважають, що стійкість до окиснення
залежить від складу та структури оксидної плівки, яка формується.
Загальним для процесів формування плівок оксидів, які мають захисні
властивості, є те, що на початковій стадії окиснення при атмосферному
тиску кисню можуть утворюватися оксиди будь-яких елементів, які
входять до складу сплаву (перехідне окиснення) [3]. Однак захисну плівку
утворює найбільш термодинамічно стабільний оксид (порівняно з
оксидами інших компонентів сплаву). При цьому опір окисненню
пояснюють формуванням захисних окалин, до складу яких входять такі
оксиди, як Cr2O3, Al2O3, SiO2. Існуючі теорії жаростійкого легування
базуються на механізмах дії легуючих добавок. Проте ні одна з них не дає
можливості отримати кількісну оцінку, а лише вказує напрямок підбору та
оцінки найбільш прийнятних компонентів на основі відомих фізико-
хімічних констант. А це потребує проведення досліджень по оптимізації
конкретного складу сплаву.
© Ю. В. Мільман, Н. П. Коржова, Т. М. Легка, Н. Ю. Порядченко,
60
Н. М. Мордовець, І. В. Воскобойнік, В. Х. Мельник, 2012
Останнім часом у світовій науковій літературі значна увага надається
дослідженню структури, властивостей, удосконаленню методів отримання
сплавів на основі легованого хромом інтерметаліду алюмінію Al3Ti зі
структурою L12 потрійної системи Al—Ti—Cr та вивченню можливості
його використання в якості перспективного матеріалу покриттів на сплави
титану та γ-TiAl. У зв’язку з цим проводяться інтенсивні дослідження
жаростійкості одно- та двофазних сплавів на основі цього інтерметаліду
[2, 8—10]. За попередніми даними [11], ключовим з точки зору суттєвого
опору окисненню сплавів потрійної системи Ti—Al—Cr в середовищі
спокійного повітря є наявність фази Лавеса, яка здатна формувати
безперервну оксидну плівку Al2O3 незважаючи на те, що вміст алюмінію в
такому сплаві лише 37—42% (ат.). Однак ця фаза — основне джерело
крихкості сплаву. Наявність в сплавах L12-фази сприяє підвищенню опору
утворенню тріщин та зменшенню крихкості сплаву.
Дана робота присвячена вивченню жаростійкості сплавів на основі L12
інтерметаліду потрійної системи Al—Ti—Cr в інтервалі температур 800—
1100 °С та впливу на цю характеристику легуючих елементів (Hf, Zr, Y, Sc, Si).
Методика дослідження
Сплави виготовляли в аргоно-дуговій печі з вольфрамовим
невитратним електродом на мідному поді в атмосфері аргону. Для
отримання гомогенних зливків сплави переплавляли не менше 10 разів зі
зміною геометрії зливку, а потім гомогенізували при температурі 1100 °С
впродовж 2 год. Щоб уникнути випаровування компонентів, термічну
обробку сплавів здійснювали в атмосфері аргону, гетерованій стружкою
титану. Дослідження фазових рівноваг виконано на литих та гомогені-
зованих сплавах методами мікроструктурного та рентгенівського аналізів.
Рентгенофазовий аналіз проводили в монохроматичному CuKα-випромі-
нюванні на дифрактометрі ДРОН-УM1. Монохроматором служив моно-
кристал графіту, який був встановлений на дифрагованому пучку. Для
розшифровки фазового складу застосовували комплекс програм CSD [12].
Для дослідження стійкості сплавів в середовищі спокійного повітря
використовували тривале переривчасте окиснення при температурах
800—1000 °С в печі електроопору при періодичному вимірюванні зміни
маси зразків (точність зважування на аналітичних вагах складала ±0,0001 г).
При цьому тиглі із зразками вкладали в піч при заданій температурі
випробування. Перед випробуванням поверхню зразків розміром 10х5х5 мм
шліфували на наждачному папері мікронної чистоти та промивали в
спирті. Знежирені зразки зважували на аналітичних вагах і по одному
вкладали в окремі корундові тиглі, які попередньо прогрівали впродовж
4 год при 1200 °С. Стійкість до окиснення оцінювали за питомою зміною
маси qi (мг⋅см-2) за однаковий проміжок часу i.
Утворену при окисненні окалину досліджували рентгенівським мето-
дом на установці ДРОН-4 в CrKα-випромінюванні рентгенівської трубки
БСВ-29, порівнюючи отримані результати з табличними і еталонними
даними. Мінімальний вміст фази, яку можна було ідентифікувати, складав
2—3%. Структуру оксидних шарів вивчали на растровому електронному
61
мікроскопі.
Результати досліджень та їх обговорення
Відомо, що фазові рівноваги в потрійній системі Al—Ti—Cr мають
досить складний характер. За даними роботи [13], в цій системі існує
однофазна область, в межах якої при зміні співвідношення Ti : Cr існує L12
інтерметалід. При зниженні температури ця область зміщується до Al-кута
діаграми [14], наслідком чого є зміна складу L12 інтерметаліду в певному
інтервалі температур і концентрацій. Так, при тривалих витримках
впродовж 100—500 год в інтервалі 800—1000 °С L12 інтерметалід
частково або повністю може розпадатися з утворенням інших
інтерметалідів, що призводить до деградації жароміцності сплавів та
значного погіршення їх тріщиностійкості [15]. В останні роки з’явились
публікації щодо можливості усунення цих перетворень в інтервалі
температур 700—900 °С завдяки легуванню їх цирконієм [16].
Між областю існування L12-фази та Cr-кутом діаграми Al—Ti—Cr в
широкій області концентрацій титану та хрому існує область двофазних
евтектичних сплавів, які складаються з двох кубічних фаз: L12 та β
(де β — твердий розчин Ti та Al в Cr). Евтектична структура цих сплавів
утворена волокнами та пластинками L12- та β-фаз. Особливістю (L12 + β)
сплавів є те, що β-твердий розчин на основі хрому розпадається в процесі
їх охолодження з утворенням інтерметалідів TiAlCr або AlCr2. Термічна
стабільність β-фази і природа фаз, які фіксуються, визначаються вихідним
складом сплавів.
Така нестабільність фазового складу сплавів на основі кубічного L12
інтерметаліду може значно обмежити можливість їх використання в якості
високотемпературних матеріалів, зокрема як покриттів. Отже, при
створенні жаростійких сплавів на основі L12 інтерметаліду і виборі
системи їх легування необхідно враховувати, з одного боку, стабільність
фаз, а з іншого — вплив легуючих елементів на жаростійкість та механічні
властивості сплавів.
Авторами даної роботи визначено, що в межах двофазної (L12 + β)
області існують евтектичні сплави, які після охолодження до кімнатної
температури зберігають вихідний двофазний (L12 + β) стан. Сплави цієї
групи з різним вмістом евтектичної складової та однофазні L12
інтерметаліди в подальшому було обрано для досліджень (табл. 1, рис. 1).
Зауважимо, що від сплаву 2 до сплаву 4 кількість евтектики зростала
(рис. 1). Показано, що залежність жаростійкості при 900 °С від вмісту
евтектичної складової (різного співвідношення Cr : Ti) має немонотонний
характер (рис. 2). Мінімальне значення зміни маси відповідає
доевтектичному сплаву 3, який в подальшому було обрано для наступного
Т а б л и ц я 1. Характеристика сплавів на основі L12 інтерметаліду
Хімічний склад, % (ат.)
Сплав
Al Ti Cr
Фазовий склад Структура
1 63,0 26,0 11,0 L12 Однофазна
2 58,5 23,8 17,7 L12 + β Доевтектична
3 55,0 22,0 23,0 L12 + β Доевтектична
4 53,5 21,0 25,5 L12 + β Заевтектична
62
L12+β
L12
45 µm
Сплав 1 Сплав 2
20 µm
L12
20 µm
L12+β
Сплав 3 Сплав 4
Рис. 1. Мікроструктура нелегованих сплавів.
0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
43
2
П
ит
ом
а
зм
ін
а
м
ас
и,
м
г/
см
2
Cr/Ti, ат. %
1
Рис. 2. Питома зміна маси при окисненні
нелегованих сплавів при 900 °С
впродовж 20 год.
легування. Можна зазначити, що в
інтервалі 900—1000 °С стійкість до
окиснення евтектичних (L12 + β)
сплавів вище, ніж у однофазного L12
інтерметаліду (рис. 2, табл. 2).
На основі аналізу літературних даних та власних досліджень [8, 17, 18]
було визначено концентраційні межі (% (ат.)) введення легуючих
елементів при одноелементному легуванні однофазного сплаву 1 (в по-
дальшому L12) та евтектичного сплаву 3 (в подальшому L12 + β): Hf (0,2—
3,0), Zr (0,2—3,0), Y (0,1—0,5), Sc (0,1—1,0) та Si (0,3—0,5). Аналіз
поведінки сплавів в умовах безперервного нагріву до 1000 °С на установці
Derivatograph продемонстрував несуттєвий вплив легуючих елементів на
окалиностійкість на початковій стадії окиснення: всі сплави окисню-
ються повільно з утворенням на поверхні зразків оксидних плівок, що
мають кольори мінливості. За даними роботи [2], саме ці початкові
стадії окиснення, коли утворюється дрібнозернистий оксид (Al,Cr)2O3, є
Т а б л и ц я 2. Хімічний склад (% (ат.)) комплекснолегованих сплавів
Сплав Al Ti Cr Sc Y Hf Zr Si
L6ScSi 62,7 25,7 11,0 0,3 — — — 0,3
L6ScZrHf 63,0 25,5 11,0 0,1 — 0,2 0,2 —
20 мкм
45 мкм
L12
20 мкм
Cr : Ti
50 мкм
E1 SiYHf 55,0 21,2 23,0 — 0,1 0,2 — 0,5
E1ScSi 54,7 21,7 23,0 0,3 — — — 0,3
E1ScSiZr 54,9 21,3 23,0 0,1 — — 0,2 0,5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Y0,3
Si0,5
L12
Zr1,5
Sc0,3
П
ит
ом
ий
п
ри
рі
ст
м
ас
и,
м
г/
см
2
Hf3,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Zr3,0
L12+β
Hf3,0
Y0,3
Sc0,3
Zr1,5
П
ит
ом
ий
п
ри
рі
ст
м
ас
и,
м
г/
см
2
Si0,5
63
Час окислення, год Час окислення, год
L12 L12 + β
Час окиснення, год Час окиснення, год
Рис. 3. Кінетичні криві окиснення одноелементно легованих сплавів
при 1000 °С (цифри показують вміст (% (ат.)) легуючого елементу.
вирішальними для суттєвого опору окиснення. Формування початкової
плівки залежить від багатьох факторів, таких як хімічний склад сплаву,
структура та якість підготовки його поверхні і т. д. В подальшому цей
початковий шар визначає стійкість матеріалу до окиснення при
температурі витримки. Для більш детального дослідження кінетики
окиснення сплавів використовували метод термогравіметрії. За отримани-
ми даними будували криві залежності приросту маси від часу окиснення.
Результати досліджень показали, що найбільш ефективними
легуючими елементами для підвищення жаростійкості при 1000 °С (рис. 3)
однофазного L12 інтерметаліду є Hf, а для евтектичного сплаву — Zr та Si.
Елементом, що покращує властивості сплавів обох типів, є Sс. За даними
рентгенівського дослідження, на поверхні як найкращих, так і найгірших з
точки зору опору окисненню сплавів формується плівка оксиду алюмінію
Al2O3. В жодному випадку не виявлено рутил TiO2.
На основі отриманих даних встановлено комплекси легуючих
елементів для інтерметаліду L12 та евтектичного (L12 + β) сплаву (табл. 2).
Співставлення впливу комплексного легування на жаростійкість цих
сплавів проводили при температурі 900 °С (рис. 4). Для порівняння було
визначено жаростійкість сплаву Al—48Ti—2Nb—2Cr (тут і надалі склад
сплаву наведено в % (ат.)) на основі інтерметаліду TiAl [19].
Показано, що при окисненні впродовж 50—100 год жаростійкість
легованих сплавів (рис. 4) змінюється за ступеневим законом окиснення qn =
= Kpτ з різними показниками ступеня (де q — питомий приріст маси; Kp —
константа окиснення; τ — час витримки при температурі окиснення).
В усьому інтервалі витримок показник n складав 1,8—2,9, що свідчить
0 20 40 60 80 100 120
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
ScSi
ScZrHf
П
ит
ом
ий
п
ри
рі
ст
м
ас
и,
м
г/
см
2
0 20 40 60 80 100 120
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
SiYHf
ScSi
L12+β
П
ит
ом
ий
п
ри
рі
ст
м
ас
и,
м
г/
см
2
Час окислення, год
ScSiZr
с окислення, год
L12
а б
ЧаЧас окиснення, год
Рис. 4. Кінетичні криві окиснення у повітрі при 900 °С для однофазного
L12 (а) та двофазного (L12 + β) (б) сплавів (хімічні символи показують
елементний склад легуючої групи).
Час окиснення, год
а б
5 мкм 5 мкм
Рис. 5. Морфологія поверхні евтектичного (L12 + β) сплаву (а) та
сплаву Al—48Ti—2Nb—2Cr (б), окиснених при температурі 900 °С
впродовж 50 год.
TiAl
(L12+β)
0
5
10
15
20
25
П
ит
ом
а
зм
ін
а
м
ас
и,
м
г/
см
2
Рис. 6. Питома зміна маси при
окисненні сплавів у повітрі
при 1100 °С впродовж 60 год.
про високі захисні власти-
вості утвореної щільної
оксидної плівки з Al2О3
(рис. 5, а). В цьому випадку
процес окиснення лімітуєть-
ся дифузійними процесами,
оксидна плівка не сколю-
ється, має темно-сірий колір.
Зазначимо, що як леговані, так і нелеговані сплави на основі L12
інтерметаліду системи Al—Ti—Cr мають суттєво більш високий опір газо-
вій корозії при окисненні в атмосфері повітря при 1100 °С (рис. 6) порів-
няно із промисловим сплавом Al—48Ti—2Nb—2Cr на основі інтермета-
ліду TiAl, на поверхні якого утворюється пухка крупнозерниста оксидна
плівка, що складається з суміші оксидів рутилу TiO2 та Al2O3 у
співвідношенні 70 : 30 (рис. 5, б).
Висновки
64
Показано, що для досягнення кращої жаростійкості системи легування
однофазного L12 інтерметаліду потрійної системи Al—Ti—Cr та
65
евтектичного (L12 + β) сплаву на його основі повинні відрізнятись.
Визначено елементний та кількісний склад комплексів легуючих
елементів для кубічного L12 інтерметаліду (0,1Sc0,2Zr0,2Hf) та
евтектичного (L12 + β) сплаву (0,1Sc0,5Si0,2Zr), введення яких в базові
сплави забезпечує високий опір окисненню при 900 °С впродовж 100 год.
Високий опір окисненню при температурах до 1100 °С сплавів на
основі L12 інтерметаліду суттєво перевищує жаростійкість сплавів на ос-
нові інтерметаліду γ-TiAl, що забезпечується формуванням щільної
оксидної плівки Al2O3, тоді як оксидна плівка зразка сплаву на основі
інтерметаліду γ-TiAl, яка є прозорою для проникнення кисню, переважно
складається з суміші рутилу (TiO2) та оксиду алюмінію Al2O3.
1. Yamaguchi M., Inui H., Ito K. High-temperature structural intermetallics // Acta
Mater. — 2000. — 48. — P. 307—322.
2. Fox-Rabinovich G. S., Weathrly G. C., Wilkinson D. C. et al. The role of chromium
in protective alumina scale formation during oxidation of ternary TiAlCr alloys in
air // Intermetallics. — 2004. — 12. — P. 165—180.
3. Поварова К. Б., Антонова А. В., Банных И. О. Высокотемпературное
окисление сплавов на основе TiAl // Металлы. — 2003. — № 5. — С. 61—72.
4. Dong-Bonk L. Effect of Cr, Nb, Mn, V, W and Si on high temperature oxidation of
TiAl alloys // Metals and Mater. Internat. — 2005. — 11, Nо. 2. — P. 141—147.
5. Lee K., Lee H. N., Lee H. K. et al. Effects of Al—25Ti—23Cr coatings on
oxidation and mechanical properties of TiAl alloy // Surf. and Coat. Techn. —
2002. — 155. — P. 59—66.
6. Wu Y., Hajigara K., Umakoshi Y. Influence of Y-addition on the oxidation behavior
of Al-rich γ-TiAl alloy // Intermetallics. — 2004. — 12. — P. 519—532.
7. Woo J. C., Varna S. K., Wang P. W. et al. Comparison of in situ oxidation between
Ti—44Al and Ti—44Al—11Nb alloys below 400 oC // J. Mater. Sci. Lett. —
2002. — 21, No. 7. — P. 539−—541.
8. Fox-Rabinovich G. S., Wilkinson D. S., Veldhuis S. C. et al. Oxidation resistant
Ti—Al—Cr аlloy for protective coating applications // Intermetallics. — 2006. —
14. — P. 189—197.
9. Milman Yu. V., Barabash O. M., Korzhova N. P. et al. New light-weight eutectic
alloys based on L12 cubic aluminum intermetallics with enhanced heat resistance //
High-temperature Mater. and Processes. — 2006. — 25, Nо. 1—2. — P. 11—17.
10. Barabash O. M., Milman Yu. V., Miracle D. B. et al. Formation of periodic
microstructures involving the L12 phase in eutectic Al—Ti—Cr alloys //
Intermetallics. — 2003. — 11. — P. 953—962.
11. Brady M. P., Smialek J. L., Teperka F. Microstructura of аlumina-forming
oxidation resistant Al—Ti—Cr alloys // Scr. Metall. Mater. — 1995. — 32. —
P. 1659—1664.
12. Akselrud L. G., Gryn Yu. N. et al. CDS — universal program package for single
crystal and/or powder structure data treatment // XII European Crystal. Meeting,
1989.
13. Mabuchi H., Tsuda H., Kawakami T., Morii K. Formation of graded layer by
bonding of L1o- and L12-alloys in the Ti—Al—Cr system // J. of the Japan Society
of Powder and Powder Metallurgy. — 1998. — 45, No. 3. — P. 225—230.
14. Kumar K. S. Microstructure and mechanical properties of ternary L12 aluminum-
rich intermetallics // Structural Intermetallics. — TMS, 1993. — 900 p.
15. Lee J. K., Oh M. W., Oh M. H., Wee D. M. Phase stability of L12-based alloys in
Al—Ti—Cr system // Intermetallics. — 2003. — 11. — P. 857—865.
16. Chun D. H., Lee J. K., Oh M. H., Wee D. W. Effects of Zr on the phase stability of
L12-based Al—Ti—Cr alloys // Mater. Lett. — 2005. — 59. — P. 2923—2927.
66
17. Барабаш О. М., Мильман Ю. В., Воскобойник И. В. и др. Влияние легирования
на микроструктуру и фазовый состав эвтектических (L12 + β) сплавов тройной
системы Al—Ti—Cr // Металлофизика и новейшие технологии. — 2006. — 28,
№ 5. — C. 796—706.
18. Мильман Ю. В., Коржова Н. П., Мордовец Н. М. и др. Эвтектические сплавы
тройной системы Al—Ti—Cr высокотемпературного назначения // Там же. —
2009. — 31, № 4. — С. 537—543.
19. Li X. Y., Taniguchi S. Correlation of high temperature oxidation with tensile
properties for Ti—48Al—2Cr—2Nb and Ti—48Al—2Cr—2Fe alloys //
Intermetallics. — 2005. — 13. — P. 683—693.
Новые легированные сплавы на основе
L12 интерметаллида системы Al—Ti—Cr
с повышенной жаростойкостью
Ю. В. Мильман, Н. П. Коржова, Т. Н. Легкая, Н. Е. Порядченко,
Н. М. Мордовец, И. В. Воскобойник, В. Х. Мельник
Исследовано влияние одноэлементного (Zr, Hf, Sc, Y и Si) и комплексного (ScSi,
ScSiZr, ScZrHf, SiYHf) легирования на жаростойкость одно- и двухфазных
эвтектических сплавов на основе L12 интерметаллида тройной системы Al—
Ti—Cr. Определены легирующие элементы, повышающие жаростойкость этих
групп сплавов при температурах 800—1100 °С. Показано, что наиболее
эффективным легирующим элементом для повышения жаростойкости
однофазного L12 интерметаллида является Hf, а для эвтектического сплава —
Zr и Si. Элементом, который повышает свойства сплавов обоих типов, является
Sc. Комплекс легирующих элементов 0,1Sc0,2Zr0,2Hf оказался наиболее
эффективным для сплавов на основе однофазного L12 интерметаллида, а
комплекс 0,1Sc0,5Si0,2Z — для эвтектических (L12 + β) сплавов. Показано
преимущество по жаростойкости новых сплавов по сравнению с промышленным
сплавом 48Ti—2Nb—2Cr (γ-TiAl).
Ключевые слова: интерметаллид, легирующий элемент, жаростойкость.
New doped alloys on tre base of Li2 intermetallic of Al—Ti—Cr
system withi increased level of oxidation resistance
Yu. V. Milman, N. P. Korzhova, T. M. Legka, N. Yu. Poryadchenko,
N. M. Mordovets, I. V. Voskoboinik, V. H. Melnik
Influence of one-element (Zr, Hf, Sc, Y and Si) and complex (ScSi, ScSiZr, ScZrHf,
SiYHf) alloying on oxidation resistance of one- and two-phase eutectic alloys with
participation of L12 intermetallic of ternary Al—Ti—Cr system has been investigated.
Alloying elements that increase the oxidation resistance of these groups of alloys at
temperatures 800—1100 °С have been determined. It was shown that Hf is the most
effective alloying element for increase the oxidation resistance of one-phase L12
intermetallic, but Zr and Si are the most effective for eutectic alloy. Sc is the element
that increases the properties of the two types of alloys. Among the complexes
of alloying elements (0,1Sc0,2Zr0,2Hf) complex turns out to be the most effective for
alloys on the base of one-phase L12 intermetallic, but (0,1Sc0,5Si0,2Zr)complex turns
out to be the most effective for eutectic (L12 + β) alloys. It was shown the advantage by
oxidation resistance of new alloys in comparison with industrial 48Ti—2Nb—2Cr
(γ−TiAl) alloy.
Keywords: intermetallic, alloying element, oxidation resistance.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-63533 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0048 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:03:35Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Мільман, Ю.В. Коржова, Н.П. Легка, Т.М. Порядченко, Н.Ю. Мордовець, Н.М. Воскобойнік, І.В. Мельник, В.Х. 2014-06-03T13:26:34Z 2014-06-03T13:26:34Z 2012 Нові леговані сплави на основі L1₂ інтерметаліду системи Al—Ti—Cr з підвищеною жаростійкістю / Ю.В. Мільман, Н.П. Коржова, Т.М. Легка, Н.Ю. Порядченко, Н.М. Мордовець, І.В. Воскобойнік, В.Х. Мельник // Электронная микроскопия и прочность материалов: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2012. — Вип. 18. — С. 59-66. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. XXXX-0048 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63533 669.2/8:539.434:Δ62-761 Досліджено вплив одноелементного (Zr, Hf, Sc, Y та Si) та комплексного (ScSi, ScSiZr, ScZrHf, SiYHf) легування на жаростійкість одно- та двофазних евтектичних сплавів на основі L1₂ інтерметаліду потрійної системи Al—Ti—Cr. Визначено легуючі елементи, які підвищують жаростійкість цих груп сплавів при температурах 800—1100 °С. Показано, що найбільш ефективними легуючими елементами для підвищення жаростійкості однофазного L1₂ інтерметаліду є Hf, а для евтектичного сплаву — Zr та Si. Елементом, що покращує властивості сплавів обох типів є Sc. Комплекс легуючих елементів 0,1Sc0,2Zr0,2Hf виявився найбільш ефективним для сплавів на основі однофазного L1₂ інтерметаліду, а комплекс 0,1Sc0,5Si0,2Zr — для евтектичних (L1₂ + β) сплавів. Показано перевагу по жаростійкості нових сплавів порівняно з промисловим сплавом 48Ti—2Nb—2Cr (γ-TiAl). Исследовано влияние одноэлементного (Zr, Hf, Sc, Y и Si) и комплексного (ScSi, ScSiZr, ScZrHf, SiYHf) легирования на жаростойкость одно- и двухфазных эвтектических сплавов на основе L1₂ интерметаллида тройной системы Al—Ti—Cr. Определены легирующие элементы, повышающие жаростойкость этих групп сплавов при температурах 800—1100 °С. Показано, что наиболее эффективным легирующим элементом для повышения жаростойкости однофазного L1₂ интерметаллида является Hf, а для эвтектического сплава — Zr и Si. Элементом, который повышает свойства сплавов обоих типов, является Sc. Комплекс легирующих элементов 0,1Sc0,2Zr0,2Hf оказался наиболее эффективным для сплавов на основе однофазного L1₂ интерметаллида, а комплекс 0,1Sc0,5Si0,2Z — для эвтектических (L1₂ + β) сплавов. Показано преимущество по жаростойкости новых сплавов по сравнению с промышленным сплавом 48Ti—2Nb—2Cr (γ-TiAl). Influence of one-element (Zr, Hf, Sc, Y and Si) and complex (ScSi, ScSiZr, ScZrHf, SiYHf) alloying on oxidation resistance of one- and two-phase eutectic alloys with participation of L1₂ intermetallic of ternary Al—Ti—Cr system has been investigated. Alloying elements that increase the oxidation resistance of these groups of alloys at temperatures 800—1100 °С have been determined. It was shown that Hf is the most effective alloying element for increase the oxidation resistance of one-phase L1₂ intermetallic, but Zr and Si are the most effective for eutectic alloy. Sc is the element that increases the properties of the two types of alloys. Among the complexes of alloying elements (0,1Sc0,2Zr0,2Hf) complex turns out to be the most effective for alloys on the base of one-phase L1₂ intermetallic, but (0,1Sc0,5Si0,2Zr)complex turns out to be the most effective for eutectic (L1₂ + β) alloys. It was shown the advantage by oxidation resistance of new alloys in comparison with industrial 48Ti—2Nb—2Cr (γ−TiAl) alloy. uk Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України Электронная микроскопия и прочность материалов Нові леговані сплави на основі L1₂ інтерметаліду системи Al—Ti—Cr з підвищеною жаростійкістю Новые легированные сплавы на основе L1₂ интерметаллида системы Al—Ti—Cr с повышенной жаростойкостью New doped alloys on tre base of L1₂ intermetallic of Al—Ti—Cr system withi increased level of oxidation resistance Article published earlier |
| spellingShingle | Нові леговані сплави на основі L1₂ інтерметаліду системи Al—Ti—Cr з підвищеною жаростійкістю Мільман, Ю.В. Коржова, Н.П. Легка, Т.М. Порядченко, Н.Ю. Мордовець, Н.М. Воскобойнік, І.В. Мельник, В.Х. |
| title | Нові леговані сплави на основі L1₂ інтерметаліду системи Al—Ti—Cr з підвищеною жаростійкістю |
| title_alt | Новые легированные сплавы на основе L1₂ интерметаллида системы Al—Ti—Cr с повышенной жаростойкостью New doped alloys on tre base of L1₂ intermetallic of Al—Ti—Cr system withi increased level of oxidation resistance |
| title_full | Нові леговані сплави на основі L1₂ інтерметаліду системи Al—Ti—Cr з підвищеною жаростійкістю |
| title_fullStr | Нові леговані сплави на основі L1₂ інтерметаліду системи Al—Ti—Cr з підвищеною жаростійкістю |
| title_full_unstemmed | Нові леговані сплави на основі L1₂ інтерметаліду системи Al—Ti—Cr з підвищеною жаростійкістю |
| title_short | Нові леговані сплави на основі L1₂ інтерметаліду системи Al—Ti—Cr з підвищеною жаростійкістю |
| title_sort | нові леговані сплави на основі l1₂ інтерметаліду системи al—ti—cr з підвищеною жаростійкістю |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63533 |
| work_keys_str_mv | AT mílʹmanûv novílegovanísplavinaosnovíl12íntermetalídusistemialticrzpídviŝenoûžarostíikístû AT koržovanp novílegovanísplavinaosnovíl12íntermetalídusistemialticrzpídviŝenoûžarostíikístû AT legkatm novílegovanísplavinaosnovíl12íntermetalídusistemialticrzpídviŝenoûžarostíikístû AT porâdčenkonû novílegovanísplavinaosnovíl12íntermetalídusistemialticrzpídviŝenoûžarostíikístû AT mordovecʹnm novílegovanísplavinaosnovíl12íntermetalídusistemialticrzpídviŝenoûžarostíikístû AT voskoboiníkív novílegovanísplavinaosnovíl12íntermetalídusistemialticrzpídviŝenoûžarostíikístû AT melʹnikvh novílegovanísplavinaosnovíl12íntermetalídusistemialticrzpídviŝenoûžarostíikístû AT mílʹmanûv novyelegirovannyesplavynaosnovel12intermetallidasistemyalticrspovyšennoižarostoikostʹû AT koržovanp novyelegirovannyesplavynaosnovel12intermetallidasistemyalticrspovyšennoižarostoikostʹû AT legkatm novyelegirovannyesplavynaosnovel12intermetallidasistemyalticrspovyšennoižarostoikostʹû AT porâdčenkonû novyelegirovannyesplavynaosnovel12intermetallidasistemyalticrspovyšennoižarostoikostʹû AT mordovecʹnm novyelegirovannyesplavynaosnovel12intermetallidasistemyalticrspovyšennoižarostoikostʹû AT voskoboiníkív novyelegirovannyesplavynaosnovel12intermetallidasistemyalticrspovyšennoižarostoikostʹû AT melʹnikvh novyelegirovannyesplavynaosnovel12intermetallidasistemyalticrspovyšennoižarostoikostʹû AT mílʹmanûv newdopedalloysontrebaseofl12intermetallicofalticrsystemwithiincreasedlevelofoxidationresistance AT koržovanp newdopedalloysontrebaseofl12intermetallicofalticrsystemwithiincreasedlevelofoxidationresistance AT legkatm newdopedalloysontrebaseofl12intermetallicofalticrsystemwithiincreasedlevelofoxidationresistance AT porâdčenkonû newdopedalloysontrebaseofl12intermetallicofalticrsystemwithiincreasedlevelofoxidationresistance AT mordovecʹnm newdopedalloysontrebaseofl12intermetallicofalticrsystemwithiincreasedlevelofoxidationresistance AT voskoboiníkív newdopedalloysontrebaseofl12intermetallicofalticrsystemwithiincreasedlevelofoxidationresistance AT melʹnikvh newdopedalloysontrebaseofl12intermetallicofalticrsystemwithiincreasedlevelofoxidationresistance |