МІКРОСТРУКТУРНА ЕВОЛЮЦІЯ ТА ЗНОСОСТІЙКІСТЬ В УМОВАХ СУХОГО КОВЗАННЯ ЛЕГОВАНОЇ ВОЛЬФРАМОМ КОМПОЗИТНОЇ ПІНИ TI–10% (ОБ.) TIC

Анотація

Розроблено нову зносостійку композитну піну на основі титану Ti–TiC(W) для досягнення синергетичного ефекту від зміцнення твердим розчином W і повторного зміцнення TiC з метою підвищення зносостійкості титанової матриці. Замість порошку титану використано недорогий TiH₂, а матрицю Ti–10% (об.) TiC леговано 1% (об.) нанорозмірного порошку вольфраму; також використано 40% (об.) NaCl як наповнювача. Композитні піноматеріали Ti–TiC(W) виготовлено шляхом іскроплазмового спікання, розчинення та посттермічної обробки (ПТО) при 900 та 1200 °C протягом 1 год. Досліджено вплив добавок вольфраму на мікроструктуру та трибологічні властивості композитної піни до та після ПТО. Показано, що після постобробки при температурі 1200 °C відносна густина матриці матеріалу перевищувала 0,9686, а максимальна мікротвердість становила 582,36 HV0,2. Після ПТО при 900 °C частинки W поступово дифундували в титанову матрицю, утворюючи дифузійну зону. Однак деякі частинки W залишилися нерозчиненими в центрі дифузійної зони, утворюючи дифузійні кільця Ti–W. Після ПТО при 1200 °C вольфрам сформував рівномірну комірчасту структуру в матриці, значно підвищивши її густину і мікротвердість завдяки осаджувально-зміцнювальному ефекту. Коефіцієнти тертя матеріалів ста­но­вили від 0,1565 до 0,2234, причому після ПТО при 1200 °C спостерігався м'який знос, а мінімальна швидкість зносу становила 0.27 × 10^–12 м³ · Н^–1 · м^–1. Вольфрам осаджувався в матриці з утворенням рівномірної комірчастої структури, з невеликим збільшенням вмісту кисню, і поєднувався з твердими фазами частинок TiC, що призводило до значного підвищення зносостійкості. Ця стратегія може бути використана для підвищення зносостійкості пористих матеріалів на основі титану