ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОКОНЦЕНТРОВАНИХ ПОТОКІВ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ СИСТЕМИ Al – Ti – C

ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОКОНЦЕНТРОВАНИХ ПОТОКІВ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ СИСТЕМИ Al – Ti – C

The goal of the work is the creation of multifunctional composite materials using highly concentrated energy flows. The methods of physical experiment, registration of transient electrical processes, X-ray phase analysis, optical microscopy, as well as experimental methods of determining the physica...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2025
Main Authors: Сизоненко, Ольга, Торпаков, Андрій, Присташ, Микола
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля Национальной академии наук Украины 2025
Subjects:
ВИСОКОВОЛЬТНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ РАЗРЯД
ІСКРОВЕ ПЛАЗМОВЕ СПІКАННЯ
МЕТАЛО-МАТРИЧНИЙ КОМПОЗИТ
ТВЕРДІСТЬ
ЗНОСОСТІЙКІСТЬ
ЖАРОСТІЙКІСТЬ
Online Access:http://altis-ism.org.ua/index.php/ALTIS/article/view/388
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Tooling materials science

Institution

Tooling materials science
id oai:ojs2.altis-ism.org.ua:article-388
record_format ojs
institution Tooling materials science
baseUrl_str
datestamp_date 2025-08-13T12:10:12Z
collection OJS
language Ukrainian
topic ВИСОКОВОЛЬТНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ РАЗРЯД
ІСКРОВЕ ПЛАЗМОВЕ СПІКАННЯ
МЕТАЛО-МАТРИЧНИЙ КОМПОЗИТ
ТВЕРДІСТЬ
ЗНОСОСТІЙКІСТЬ
ЖАРОСТІЙКІСТЬ
spellingShingle ВИСОКОВОЛЬТНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ РАЗРЯД
ІСКРОВЕ ПЛАЗМОВЕ СПІКАННЯ
МЕТАЛО-МАТРИЧНИЙ КОМПОЗИТ
ТВЕРДІСТЬ
ЗНОСОСТІЙКІСТЬ
ЖАРОСТІЙКІСТЬ
Сизоненко, Ольга
Торпаков, Андрій
Присташ, Микола
ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОКОНЦЕНТРОВАНИХ ПОТОКІВ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ СИСТЕМИ Al – Ti – C
topic_facet HIGH VOLTAGE ELECTRIC DISCHARGE
SPARK PLASMA SINTERING
METAL-MATRIX COMPOSITE
HARDNESS
WEAR RESISTANCE
HEAT RESISTANCE
ВИСОКОВОЛЬТНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ РАЗРЯД
ІСКРОВЕ ПЛАЗМОВЕ СПІКАННЯ
МЕТАЛО-МАТРИЧНИЙ КОМПОЗИТ
ТВЕРДІСТЬ
ЗНОСОСТІЙКІСТЬ
ЖАРОСТІЙКІСТЬ
format Article
author Сизоненко, Ольга
Торпаков, Андрій
Присташ, Микола
author_facet Сизоненко, Ольга
Торпаков, Андрій
Присташ, Микола
author_sort Сизоненко, Ольга
title ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОКОНЦЕНТРОВАНИХ ПОТОКІВ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ СИСТЕМИ Al – Ti – C
title_short ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОКОНЦЕНТРОВАНИХ ПОТОКІВ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ СИСТЕМИ Al – Ti – C
title_full ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОКОНЦЕНТРОВАНИХ ПОТОКІВ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ СИСТЕМИ Al – Ti – C
title_fullStr ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОКОНЦЕНТРОВАНИХ ПОТОКІВ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ СИСТЕМИ Al – Ti – C
title_full_unstemmed ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОКОНЦЕНТРОВАНИХ ПОТОКІВ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ СИСТЕМИ Al – Ti – C
title_sort використання висококонцентрованих потоків енергії для створення поліфункціональних композиційних матеріалів системи al – ti – c
title_alt USAGE OF HIGHLY CONCENTRATED ENERGY FLOWS FOR THE CREATION OF POLYFUNCTIONAL COMPOSITE MATERIALS OF THE Al – Ti – C SYSTEM
description The goal of the work is the creation of multifunctional composite materials using highly concentrated energy flows. The methods of physical experiment, registration of transient electrical processes, X-ray phase analysis, optical microscopy, as well as experimental methods of determining the physical-mechanical and operational properties of materials (hardness, wear resistance, heat resistance) are used in the work. The work is based on a new approach to obtaining metal-matrix composites (MMC), in which dispersion-strengthening inclusions are not added mechanically to the powder mixture as an additional component, but instead are synthesized during treatment with a high-voltage electric discharge (HVED) and homogeneous mixing of the components is achieved. Further consolidation of the prepared powders by the spark plasma sintering (SPS) method allows preventing grain growth and obtaining a consolidated material in a relatively short time with lower energy consumption than using conventional methods. HVED treatment of the powder system with the initial composition of 85% Ti + 15% Al in ethanol at Ws = 10 MJ/kg allows to disperse the initial powders from an average diameter of 33 μm to an average diameter of ~ 6 μm and to synthesize the dispersion-strengthening phases of TiC, Ti2AlC, and Ti3AlC2 in them. Consolidation of the prepared powders by the SPS method allows obtaining a Ti3AlC2 – TiC nanolaminate composite with a hardness of HV5 = 4 GPa. The absolute wear intensity of the material was 0.007 g/km. The practical significance of the work is that the preparation of powders using HVED with subsequent consolidation by the SPS method allows obtaining MMC’s with an increased level of hardness, wear resistance and heat resistance for obtaining tools for various purposes and construction materials for use in the aerospace industry and mechanical engineering. The originality of the work stems from the fact that the new MMC is obtained by preparing the original powders with HVED, which contributes to the dispersion of the powders and the reactive synthesis of dispersing inclusions under the influence of microplasma discharges, and the subsequent SPS provides a controlled change in the phase composition and structure.   Key words: HIGH VOLTAGE ELECTRIC DISCHARGE, SPARK PLASMA SINTERING, METAL-MATRIX COMPOSITE, HARDNESS, WEAR RESISTANCE, HEAT RESISTANCE  
publisher Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля Национальной академии наук Украины
publishDate 2025
url http://altis-ism.org.ua/index.php/ALTIS/article/view/388
work_keys_str_mv AT sizonenkoolʹga usageofhighlyconcentratedenergyflowsforthecreationofpolyfunctionalcompositematerialsofthealticsystem
AT torpakovandríj usageofhighlyconcentratedenergyflowsforthecreationofpolyfunctionalcompositematerialsofthealticsystem
AT pristašmikola usageofhighlyconcentratedenergyflowsforthecreationofpolyfunctionalcompositematerialsofthealticsystem
AT sizonenkoolʹga vikoristannâvisokokoncentrovanihpotokívenergíídlâstvorennâpolífunkcíonalʹnihkompozicíjnihmateríalívsistemialtic
AT torpakovandríj vikoristannâvisokokoncentrovanihpotokívenergíídlâstvorennâpolífunkcíonalʹnihkompozicíjnihmateríalívsistemialtic
AT pristašmikola vikoristannâvisokokoncentrovanihpotokívenergíídlâstvorennâpolífunkcíonalʹnihkompozicíjnihmateríalívsistemialtic
first_indexed 2025-09-24T17:42:12Z
last_indexed 2025-09-24T17:42:12Z
_version_ 1851774503006240768
spelling oai:ojs2.altis-ism.org.ua:article-3882025-08-13T12:10:12Z USAGE OF HIGHLY CONCENTRATED ENERGY FLOWS FOR THE CREATION OF POLYFUNCTIONAL COMPOSITE MATERIALS OF THE Al – Ti – C SYSTEM ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОКОНЦЕНТРОВАНИХ ПОТОКІВ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ СИСТЕМИ Al – Ti – C Сизоненко, Ольга Торпаков, Андрій Присташ, Микола HIGH VOLTAGE ELECTRIC DISCHARGE, SPARK PLASMA SINTERING, METAL-MATRIX COMPOSITE, HARDNESS, WEAR RESISTANCE, HEAT RESISTANCE ВИСОКОВОЛЬТНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ РАЗРЯД, ІСКРОВЕ ПЛАЗМОВЕ СПІКАННЯ, МЕТАЛО-МАТРИЧНИЙ КОМПОЗИТ, ТВЕРДІСТЬ, ЗНОСОСТІЙКІСТЬ, ЖАРОСТІЙКІСТЬ The goal of the work is the creation of multifunctional composite materials using highly concentrated energy flows. The methods of physical experiment, registration of transient electrical processes, X-ray phase analysis, optical microscopy, as well as experimental methods of determining the physical-mechanical and operational properties of materials (hardness, wear resistance, heat resistance) are used in the work. The work is based on a new approach to obtaining metal-matrix composites (MMC), in which dispersion-strengthening inclusions are not added mechanically to the powder mixture as an additional component, but instead are synthesized during treatment with a high-voltage electric discharge (HVED) and homogeneous mixing of the components is achieved. Further consolidation of the prepared powders by the spark plasma sintering (SPS) method allows preventing grain growth and obtaining a consolidated material in a relatively short time with lower energy consumption than using conventional methods. HVED treatment of the powder system with the initial composition of 85% Ti + 15% Al in ethanol at Ws = 10 MJ/kg allows to disperse the initial powders from an average diameter of 33 μm to an average diameter of ~ 6 μm and to synthesize the dispersion-strengthening phases of TiC, Ti2AlC, and Ti3AlC2 in them. Consolidation of the prepared powders by the SPS method allows obtaining a Ti3AlC2 – TiC nanolaminate composite with a hardness of HV5 = 4 GPa. The absolute wear intensity of the material was 0.007 g/km. The practical significance of the work is that the preparation of powders using HVED with subsequent consolidation by the SPS method allows obtaining MMC’s with an increased level of hardness, wear resistance and heat resistance for obtaining tools for various purposes and construction materials for use in the aerospace industry and mechanical engineering. The originality of the work stems from the fact that the new MMC is obtained by preparing the original powders with HVED, which contributes to the dispersion of the powders and the reactive synthesis of dispersing inclusions under the influence of microplasma discharges, and the subsequent SPS provides a controlled change in the phase composition and structure.   Key words: HIGH VOLTAGE ELECTRIC DISCHARGE, SPARK PLASMA SINTERING, METAL-MATRIX COMPOSITE, HARDNESS, WEAR RESISTANCE, HEAT RESISTANCE   Метою роботи є створення поліфункціональних композиційних матеріалів із використанням висококонцентрованих потоків енергії. В роботі використані методи фізичного експерименту, реєстрації швидкоплинних електричних процесів, рентгенофазового аналізу, оптичної мікроскопії, а також експериментальні методи визначення фізико-механічних та експлуатаційних властивостей матеріалів (твердість, зносостійкість, жаростійкість). Робота ґрунтується на новому підході до отримання метало-матричних композитів (ММК), у якому дисперснозміцнюючі включення не додаються механічно у порошкову суміш як додатковий компонент, а синтезуються під час обробки високовольтним електричним розрядом (ВЕР) та досягається гомогенне змішування компонентів. Подальша консолідація підготованих порошків методом іскрового плазмового спікання (ІПС) дозволяє запобігти зростанню зерна та отримувати консолідований матеріал за відносно невеликий час при менших енергозатратах, ніж у традиційних методах. ВЕР обробка порошкової системи вихідного складу 85 % Ti + 15 % Al у етанолі при Wпит = 10 МДж/кг дозволяє диспергувати вихідні порошки від середнього діаметру 33 мкм до середнього діаметру ~ 6 мкм та синтезувати в них дисперснозміцнюючі фази TiC, Ti2AlC, та Ti3AlC2. Консолідація підготовленої шихти методом ІПС дозволяє отримати наноламінат–композит Ti3AlC2 – TiC твердістю HV5 = 4 ГПа. Абсолютна інтенсивність зношування матеріалу склала 0,007 г/км. Практичне значення роботи полягає в тому, що підготовка порошків за допомогою ВЕР із наступною консолідацією методом ІПС дозволяє отримати ММК із підвищеним рівнем твердості, зносостійкості та жаростійкості для отримання інструментів різного призначення та конструкційних матеріалів для використання у авіакосмічній галузі та машинобудуванні. Оригінальність роботи випливає з того, що нові ММК отримують шляхом підготовки вихідних порошків ВЕР, що сприяє диспергуванню порошків та реакційному синтезу дисперснозміцінючих включень під впливом мікроплазмових розрядів, а подальше ІПС забезпечує керовану зміну фазового складу та структури.   Ключові слова: ВИСОКОВОЛЬТНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ РАЗРЯД, ІСКРОВЕ ПЛАЗМОВЕ СПІКАННЯ, МЕТАЛО-МАТРИЧНИЙ КОМПОЗИТ, ТВЕРДІСТЬ, ЗНОСОСТІЙКІСТЬ, ЖАРОСТІЙКІСТЬ Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля Национальной академии наук Украины 2025-04-22 Article Article application/pdf http://altis-ism.org.ua/index.php/ALTIS/article/view/388 Інструментальне матеріалознавство; Том 27 № 1 (2024): Інструментальне матеріалознавство; 326-336 Инструментальное материаловедение; Том 27 № 1 (2024): Інструментальне матеріалознавство; 326-336 Tooling materials science; Vol 27 No 1 (2024): Tooling materials science; 326-336 2708-7328 2708-731X uk http://altis-ism.org.ua/index.php/ALTIS/article/view/388/353 Авторське право (c) 2024 Інструментальне матеріалознавство

Similar Items