powderИзвестия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытияPowder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya)1997-308X2412-8767НИТУ "МИСИС"10.17073/1997-308X-2015-2-21-29powder-113Research ArticleСамораспространяющийся высокотемпературный синтезSelf-Propagating High-Temperature Synthesis (SHS)Формирование структуры и фазового состава материалов на основе Ti–Al–TaFormation of the Structure and Phase Composition of Ti–Al–Ta-Based MaterialsКамынинаО. К.KamyninaO. K.

канд. физ.-мат. наук, ученый секретарь ИСМАН (142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8). Тел.: (496) 524-65-25.

kand. fiz.-mat. nauk, uchenyj sekretar' ISMAN (142432, Moskovskaja obl., g. Chernogolovka, ul. Akademika Osip'jana, 8). Tel.: (496) 524-65-25.

sci-secretary@ism.ac.ruБожкоС. А.BozhkoS. A.

аспирант, инженер центра «Наноструктурные материалы и нанотехнологии» НИУ «БелГУ» (308015, г. Белгород, ул. Победы, 85).

aspirant, inzhener centra «Nanostrukturnye materialy i nanotehnologii» NIU «BelGU» (308015, g. Belgorod, ul. Pobedy, 85).

sambusa@inbox.ruБоярченкоО. Д.BoyarchenkoO. D.

мл. науч. сотр. лаборатории физического материаловедения ИСМАН.

ml. nauch. sotr. laboratorii fizicheskogo materialovedenija ISMAN.

boyarchenko@ism.ac.ruВадченкоС. Г.VadchenkoS. G.

канд. физ.-мат. наук, вед. науч. сотр. лаборатории динамики микрогетерогенных процессов ИСМАН.

kand. fiz.-mat. nauk, ved. nauch. sotr. laboratorii dinamiki mikrogeterogennyh processov ISMAN

vadchenko@ism.ac.ruСычевА. Е.SychevA. E.

канд. техн. наук, зам. директора ИСМАН.

kand. tehn. nauk, zam. direktora ISMAN

sytschev@ism.ac.ruУмаровЛ. М.UmarovL. M.

канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр. лаборатории динамики микрогетерогенных процессов ИСМАН

kand. fiz.-mat. nauk, st. nauch. sotr. toj zhe laboratorii ISMAN.

sci-secretary@ism.ac.ruСачковаН. В.SachkovaN. V.

науч. сотр. лаборатории физического материаловедения ИСМАН

nauch. sotr. toj zhe laboratorii ISMAN

sem@ism.ac.ruГолосовЕ. В.GolosovE. V.

канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр. центра «Наноструктурные материалы и нанотехнологии» НИУ «БелГУ» (308015, г. Белгород, ул. Победы, 85).

kand. fiz.-mat. nauk, st. nauch. sotr. togo zhe centra.

golosov@bsu.edu.ruГоряйновА. А.GorjajnovA. A.

студент центра «Наноструктурные материалы и нанотехнологии» НИУ «БелГУ» (308015, г. Белгород, ул. Победы, 85)

student togo zhe centra.

goryainov@bsu.edu.ruИнститут структурной макрокинетики и проблем материаловедения (ИСМАН) РАН, г. Черноголовка, Московская обл.Russian FederationБелгородский государственный национальный исследовательский университет (НИУ «БелГУ»)Russian Federation201518062015022129Copyright © Камынина О.К., Божко С.А., Боярченко О.Д., Вадченко С.Г., Сычев А.Е., Умаров Л.М., Сачкова Н.В., Голосов Е.В., Горяйнов А.А., 20152015Камынина О.К., Божко С.А., Боярченко О.Д., Вадченко С.Г., Сычев А.Е., Умаров Л.М., Сачкова Н.В., Голосов Е.В., Горяйнов А.А.Kamynina O.K., Bozhko S.A., Boyarchenko O.D., Vadchenko S.G., Sychev A.E., Umarov L.M., Sachkova N.V., Golosov E.V., Gorjajnov A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://powder.misis.ru/jour/article/view/113

Проведены эксперименты по получению материалов на основе систем Ti–3Al–0,5Ta и 3Ti–2Al–Ta методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Исследовано влияние состава исходной смеси, дисперсности порошков, предварительной механической активации на фазовый состав и структуру CВC-продукта. Определено оптимальное соотношение механоактивированного и исходного порошков в смеси для синтеза материалов. Установлена зависимость структуры конечных продуктов от структуры исходных порошков. Использование пористого тантала приводит к формированию интерметаллидной матрицы на основе алюминида титана с равномерным распределением Та­частиц. При этом стоит отметить, что порошки тантала обеих исследуемых серий ( отличавшихся дисперсностью и морфологией) частично прореагировали уже на стадии механической активации с образованием фазы Al2Ta. Показано, что алюминий играет ведущую роль в процессах механической активации в реакционных смесях Ti–Al–Ta. Действительно, при уменьшении количества алюминия в реакционной смеси наблюдается значительный рост непрореагировавших частиц тантала в микроструктуре синтезированных образцов.

The experiments on the preparation of materials based on Ti–3Al–0,5Ta and 3Ti–2Al–Ta systems by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) are performed. The influence of the composition of the initial mixture, dispersity of powders, and preliminary mechanical activation on the phase composition and structure of the SHS product are investigated. The optimal ratio of mechanically activated and initial powders in the mixture for the synthesis of materials is determined. The dependence of the structure of final products on the structure of initial powders is established. The use of porous tantalum leads to the formation of the intermetallic matrix based on titanium aluminide with the uniform distribution of Ta particles. It should be noted that tantalum powders of both series under study (which differ by dispersity and morphology) partially reacted already at the stage of mechanical activation with the formation of the Al2Ta phase. It is shown that aluminum plays the leading role in mechanical activation processes in Ti–Al–Ta reaction mixtures. Indeed, as the amount of aluminum in the reaction mixture decreases, a considerable rise of unreacted tantalum particles in the microstructure of synthesized samples is observed.

самораспространяющийся высокотемпературный синтезинтерметаллидытанталструктурамикроструктурафазовый составсплавы Ti–TaTi–Ta–Alдисперсностьморфология частицself-propagating high-temperature synthesisintermetallic compoundstantalumstructuremicrostructurephase compositionTi–Ta and Ti–Ta–Al alloysdispersityparticle morphologyReferencesБоровинская И.П., Мержанов А.Г., Питюлин А.Н., Шехтман В.Ш. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез нитридов тантала // Процессы горения в химической технологии и металлургии. М.: ОИХФ, 1975. С. 113—118.Боровинская И.П., Мержанов А.Г., Питюлин А.Н., Шехтман В.Ш. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез нитридов тантала // Процессы горения в химической технологии и металлургии. М.: ОИХФ, 1975. С. 113—118.Levashov E.A., Kurbatkina V.V., Rogachev A.S. et al. Characteristic properties of combustion and structure formation in the Ti—Ta—C system // Rus. J. Non-ferrous Metals. 2008. Vol. 49, № 5. Р. 404—413.Levashov E.A., Kurbatkina V.V., Rogachev A.S. et al. Characteristic properties of combustion and structure formation in the Ti—Ta—C system // Rus. J. Non-ferrous Metals. 2008. Vol. 49, № 5. Р. 404—413.Gutmanas E.Y., Gotman I. PIRAC Ti nitride coated Ti-6Al-4V head against UHMWPE acetabular cup-hip wear simulator study // J. Mater. Sci.: Mater. in Medicine. 2004. Vol. 15. Р. 327—330.Gutmanas E.Y., Gotman I. PIRAC Ti nitride coated Ti-6Al-4V head against UHMWPE acetabular cup-hip wear simulator study // J. Mater. Sci.: Mater. in Medicine. 2004. Vol. 15. Р. 327—330.Shuichi Miyazaki, Hee Young Kim, Pio John S. Buenconsejo. Development of high temperature Ti—Ta shape memory alloys // 8th European Symp. on Martensitic Transformations «ESOMAT 2009» (Prague, Czech Republic, 7—11 Sept, 2009). 01003-P.1—8Shuichi Miyazaki, Hee Young Kim, Pio John S. Buenconsejo. Development of high temperature Ti—Ta shape memory alloys // 8th European Symp. on Martensitic Transformations «ESOMAT 2009» (Prague, Czech Republic, 7—11 Sept, 2009). 01003-P.1—8Levashov E.A., Rogachev A.S., Kurbatkina V.V. Combustion and structure formation in the Ti—Ta—C—Ca3(PO4)2 system // Inter. J. SHS. 2007. Vol. 16, № 4. Р. 218—224.Levashov E.A., Rogachev A.S., Kurbatkina V.V. Combustion and structure formation in the Ti—Ta—C—Ca3(PO4)2 system // Inter. J. SHS. 2007. Vol. 16, № 4. Р. 218—224.Maglia F., Anselmi-Tamburini U., Doppiu S. et al. Combustion synthesis of mechanically activated powders in the Ta—Si system // J. Mater. Res. 2001. Vol. 16, № 4. Р. 1074—1082.Maglia F., Anselmi-Tamburini U., Doppiu S. et al. Combustion synthesis of mechanically activated powders in the Ta—Si system // J. Mater. Res. 2001. Vol. 16, № 4. Р. 1074—1082.Файрбротер Ф. Химия ниобия и тантала. М.: Химия, 1972.Файрбротер Ф. Химия ниобия и тантала. М.: Химия, 1972.Маслов А.А., Оствальд Р.В., Шагалов В.В. и др. Химическая технология ниобия и тантала. Томск: Изд-во ТПУ, 2010.Маслов А.А., Оствальд Р.В., Шагалов В.В. и др. Химическая технология ниобия и тантала. Томск: Изд-во ТПУ, 2010.Самсонов Г.В., Константинов В.И. Тантал и ниобий. М.: Металлургиздат, 1959.Самсонов Г.В., Константинов В.И. Тантал и ниобий. М.: Металлургиздат, 1959.Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. и др. Тантал и ниобий. М.: Металлургия, 1990.Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. и др. Тантал и ниобий. М.: Металлургия, 1990.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.