Фізико-хімічні особливості отримання жароміцних ніобієвих сплавів системи Nb-Ti-Al- Cr-Mo методами плавки та порошкової металургії
Niobium alloys of the Nb-Ti-Al system are one of the most promising alloys in the rocket and space industry, especially alloys with a low specific gravity (≤ 7g/cm3), which have a yield strength at 1000 °C of not less than 500 MPa. Our studies have established the possibility of creating promising c...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/307 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Metal and Casting of Ukraine |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859472005801181184 |
|---|---|
| author | Марич, М.В. Бродніковський, М.П. Баглюк, Г.А. Кузнєцова, Т.Л. |
| author_facet | Марич, М.В. Бродніковський, М.П. Баглюк, Г.А. Кузнєцова, Т.Л. |
| author_sort | Марич, М.В. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-02-08T11:37:51Z |
| description | Niobium alloys of the Nb-Ti-Al system are one of the most promising alloys in the rocket and space industry, especially alloys with a low specific gravity (≤ 7g/cm3), which have a yield strength at 1000 °C of not less than 500 MPa. Our studies have established the possibility of creating promising cast heat-resistant alloys of this system, and a promising heat-resistant alloy 57Nb-10Cr-5Al-21Ti-7Mo (at. %), which meets the specified requirements, was also developed. However, the large crystallization interval of cast alloys of this system, the thermophysical features of their crystallization cause the possibility of the formation of dendritic structures, the development of dendritic liquation and segregation, and the tendency to the formation of crystallization cracks, which reduces the operational characteristics of cast alloys. In this regard, there was a need to investigate the possibilities of obtaining these alloys by the powder metallurgy method. The article presents the results of a study of the influence of the production technology and the main technological parameters on the structural features and mechanical properties of the promising heat-resistant alloy 57Nb-10Cr-5Al-21Ti-7Mo (%, at.), obtained by the melting method and by two promising powder metallurgy technological schemes. The possibility of obtaining a homogeneous fine-crystalline alloy 57Nb-10Cr-5Al-21Ti-7Mo (at. %) with strength equal to that of the cast alloy by the powder metallurgy method using both open hot forging of billets from a mixture of powders at a temperature of 1200 °C with annealing at 1600 °C in vacuum (the first technological scheme), and the second vacuum-technological scheme – after sintering at 1600 °C of billets from a mixture of powders and thermoplastic compression deformation in vacuum has been established. The use of hot thermomechanical processing of sintered blanks at relatively low temperatures (1200 °C) in the range of solid-phase reactions provides materials with high dispersion of the structure and a high degree of homogeneity. The possibility of creating a composite material, the regularities of its dissolution during the annealing process, which allow controlling the processes of porosity formation and grain sizes of the alloy (57Nb-21Ti-5Al-10Cr-7Mo) at. % when obtained by the powder metallurgy method, is shown. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:51:33Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-307 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:51:33Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-3072026-02-08T11:37:51Z Physico-Chemical Features of Producing High-Temperature Strength Niobium Nb-Ti-Al-Cr-Mo System Alloys by Melting and the Powder Metallurgy Method Фізико-хімічні особливості отримання жароміцних ніобієвих сплавів системи Nb-Ti-Al- Cr-Mo методами плавки та порошкової металургії Марич, М.В. Бродніковський, М.П. Баглюк, Г.А. Кузнєцова, Т.Л. Heat-resistant niobium alloys argon arc melting powder metallurgy hot forging annealing vacuum sintering structure heat resistance жароміцні сплави ніобію дугова плавка в аргоні порошкова металургія гаряче штампування відпал вакуумне спікання структура жароміцність Niobium alloys of the Nb-Ti-Al system are one of the most promising alloys in the rocket and space industry, especially alloys with a low specific gravity (≤ 7g/cm3), which have a yield strength at 1000 °C of not less than 500 MPa. Our studies have established the possibility of creating promising cast heat-resistant alloys of this system, and a promising heat-resistant alloy 57Nb-10Cr-5Al-21Ti-7Mo (at. %), which meets the specified requirements, was also developed. However, the large crystallization interval of cast alloys of this system, the thermophysical features of their crystallization cause the possibility of the formation of dendritic structures, the development of dendritic liquation and segregation, and the tendency to the formation of crystallization cracks, which reduces the operational characteristics of cast alloys. In this regard, there was a need to investigate the possibilities of obtaining these alloys by the powder metallurgy method. The article presents the results of a study of the influence of the production technology and the main technological parameters on the structural features and mechanical properties of the promising heat-resistant alloy 57Nb-10Cr-5Al-21Ti-7Mo (%, at.), obtained by the melting method and by two promising powder metallurgy technological schemes. The possibility of obtaining a homogeneous fine-crystalline alloy 57Nb-10Cr-5Al-21Ti-7Mo (at. %) with strength equal to that of the cast alloy by the powder metallurgy method using both open hot forging of billets from a mixture of powders at a temperature of 1200 °C with annealing at 1600 °C in vacuum (the first technological scheme), and the second vacuum-technological scheme – after sintering at 1600 °C of billets from a mixture of powders and thermoplastic compression deformation in vacuum has been established. The use of hot thermomechanical processing of sintered blanks at relatively low temperatures (1200 °C) in the range of solid-phase reactions provides materials with high dispersion of the structure and a high degree of homogeneity. The possibility of creating a composite material, the regularities of its dissolution during the annealing process, which allow controlling the processes of porosity formation and grain sizes of the alloy (57Nb-21Ti-5Al-10Cr-7Mo) at. % when obtained by the powder metallurgy method, is shown. Ніобієві сплави системи Nb-Ti-Al є одними з найбільш перспективних сплавів ракетно-космічної сфери, особливо сплави з низькою питомою вагою (≤ 7г/см3), що мають межу плинності при 1000 °С не нижче 500 МПа. У наших дослідженнях була встановлена можливість створення перспективних литих жароміцних сплавів даної системи, а також був розроблений перспективний жароміцний сплав 57Nb-10Cr-5Al-21Ti-7Mo (ат. %), який відповідає вказаним вимогам. Проте великий інтервал кристалізації литих сплавів даної системи, теплофізичні особливості їх кристалізації спричиняють можливість утворення дендритних структур, розвиток дендритної ліквації та сегрегації, схильність до утворення кристалізаційних тріщин, що знижує експлуатаційні характеристики литих сплавів. У зв’язку з цим, виникла необхідність дослідити можливості отримання даних сплавів методом порошкової металургії. В статті наведено результати дослідження впливу технології отримання та основних технологічних параметрів на особливості структури та механічні властивості перспективного жароміцного сплаву 57Nb-10Cr-5Al-21Ti-7Mo (%, ат.), отриманого методом плавки та по двох перспективних технологічних схемах порошкової металургії. Встановлено можливість одержання гомогенного дрібнокристалічного сплаву 57Nb-10Cr-5Al-21Ti-7Mo (ат. %) з міцністю нарівні показників литого сплаву методом порошкової металургії з використанням як відкритого гарячого штампування заготовок із суміші порошків при температурі 1200 °С з відпалом при 1600 °С у вакуумі (перша технологічна схема), так і при другій вакуумно-технологічній схемі — після спікання при 1600 °С заготовок із суміші порошків і термопластичної деформації на стиск у вакуумі. Застосування гарячої термомеханічної обробки спечених заготовок при відносно низьких температурах (1200 °С) в діапазоні твердофазних реакцій забезпечує отримання матеріалів з високою дисперсністю структури та високим ступенем гомогенності. Показано можливість створення композиційного матеріалу, закономірності його розчинення в процесі відпалу, які дозволяють керувати процесами формування пористості та розмірами зерен сплаву (57Nb-21Ti-5Al-10Cr-7Mo) ат. % при отриманні його методом порошкової металургії. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2025-12-30 Article Article application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/307 10.15407/steelcast2025.03-04.087 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 33 No. 3-4 (2025): Metal and Casting of Ukraine; 87-98 Метал та лиття України ; Том 33 № 3-4 (2025): Метал та лиття України; 87-98 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/307/302 Авторське право (c) 2025 М.В. Марич, М.П. Бродніковський, Г.А. Баглюк, Т.Л. Кузнєцова https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | жароміцні сплави ніобію дугова плавка в аргоні порошкова металургія гаряче штампування відпал вакуумне спікання структура жароміцність Марич, М.В. Бродніковський, М.П. Баглюк, Г.А. Кузнєцова, Т.Л. Фізико-хімічні особливості отримання жароміцних ніобієвих сплавів системи Nb-Ti-Al- Cr-Mo методами плавки та порошкової металургії |
| title | Фізико-хімічні особливості отримання жароміцних ніобієвих сплавів системи Nb-Ti-Al- Cr-Mo методами плавки та порошкової металургії |
| title_alt | Physico-Chemical Features of Producing High-Temperature Strength Niobium Nb-Ti-Al-Cr-Mo System Alloys by Melting and the Powder Metallurgy Method |
| title_full | Фізико-хімічні особливості отримання жароміцних ніобієвих сплавів системи Nb-Ti-Al- Cr-Mo методами плавки та порошкової металургії |
| title_fullStr | Фізико-хімічні особливості отримання жароміцних ніобієвих сплавів системи Nb-Ti-Al- Cr-Mo методами плавки та порошкової металургії |
| title_full_unstemmed | Фізико-хімічні особливості отримання жароміцних ніобієвих сплавів системи Nb-Ti-Al- Cr-Mo методами плавки та порошкової металургії |
| title_short | Фізико-хімічні особливості отримання жароміцних ніобієвих сплавів системи Nb-Ti-Al- Cr-Mo методами плавки та порошкової металургії |
| title_sort | фізико-хімічні особливості отримання жароміцних ніобієвих сплавів системи nb-ti-al- cr-mo методами плавки та порошкової металургії |
| topic | жароміцні сплави ніобію дугова плавка в аргоні порошкова металургія гаряче штампування відпал вакуумне спікання структура жароміцність |
| topic_facet | Heat-resistant niobium alloys argon arc melting powder metallurgy hot forging annealing vacuum sintering structure heat resistance жароміцні сплави ніобію дугова плавка в аргоні порошкова металургія гаряче штампування відпал вакуумне спікання структура жароміцність |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/307 |
| work_keys_str_mv | AT maričmv physicochemicalfeaturesofproducinghightemperaturestrengthniobiumnbtialcrmosystemalloysbymeltingandthepowdermetallurgymethod AT brodníkovsʹkijmp physicochemicalfeaturesofproducinghightemperaturestrengthniobiumnbtialcrmosystemalloysbymeltingandthepowdermetallurgymethod AT baglûkga physicochemicalfeaturesofproducinghightemperaturestrengthniobiumnbtialcrmosystemalloysbymeltingandthepowdermetallurgymethod AT kuznêcovatl physicochemicalfeaturesofproducinghightemperaturestrengthniobiumnbtialcrmosystemalloysbymeltingandthepowdermetallurgymethod AT maričmv fízikohímíčníosoblivostíotrimannâžaromícnihníobíêvihsplavívsisteminbtialcrmometodamiplavkitaporoškovoímetalurgíí AT brodníkovsʹkijmp fízikohímíčníosoblivostíotrimannâžaromícnihníobíêvihsplavívsisteminbtialcrmometodamiplavkitaporoškovoímetalurgíí AT baglûkga fízikohímíčníosoblivostíotrimannâžaromícnihníobíêvihsplavívsisteminbtialcrmometodamiplavkitaporoškovoímetalurgíí AT kuznêcovatl fízikohímíčníosoblivostíotrimannâžaromícnihníobíêvihsplavívsisteminbtialcrmometodamiplavkitaporoškovoímetalurgíí |