Доктор технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории жидкофазных СВС-процессов и литых материалов
(142432, Московская обл., Ногинский р-н, г. Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 8)
Dr. Sci. (Tech.), Leading researcher, Laboratory «SHS melts and cast materials»
(142432, Russia, Moscow region, Chernogolovka, Acad. Osipyan str., 8)
Проведен обзор литературы по строению, свойствам, способам получения и областям применения материалов на основе МАХ-фазы Cr2AlC. Отмечено, что наиболее перспективным методом получения таких материалов является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), одним из направлений которого является СВС-металлургия. В исследованиях в качестве базовой шихты использовали смесь порошков оксидов хрома III и хрома VI квалификации ЧДА, алюминия марки АСД-1 и углерода. Выполнены расчеты адиабатической температуры горения и состава конечных продуктов с использованием специальной программы THERMO. Эксперименты проводили в СВС-реакторе объемом V = 3 дм3 при начальном давлении инертного газа (Ar) Р0 = 5 МПа. В опытах изучено влияние соотношения исходных реагентов на параметры высокотемпературного синтеза (скорость горения, прирост давления, выход целевого продукта), состав и микроструктуру целевых продуктов. Разработан научный подход получения методом СВС-металлургии под давлением газа литых материалов в системе Cr–Al–C, состоящих из MAX-фазы Cr2AlC и фаз Cr3C2, Cr5Al8. Изучены структурно-фазовые состояния целевых продуктов. Экспериментально установлено, что, варьируя содержание исходных реагентов (алюминий и углерод) в шихте, можно существенным образом влиять на закономерности синтеза, состав и микроструктуру конечных продуктов. С ростом содержания углерода (выше стехиометрического) в исходной смеси происходят увеличение содержания MAX-фазы Cr2AlC в конечном продукте и уменьшение Cr5Al8. Повышение содержания алюминия (выше стехиометрического) в исходной смеси приводит к увеличению содержания MAX-фазы Cr2AlC в конечном продукте и уменьшению содержания фазы Cr3C2.
The paper reviews literature on the structure, properties, production processes, and fields of application of materials based on the MAX phase Cr2AlC. It was noted that the most promising method for production of such materials was self-propagating high-temperature synthesis (SHS), with SHS metallurgy being one of its directions. A mixture of AR grade chromium III and chromium VI oxide powders, ASD-1 grade aluminum, and carbon was used as the base charge during studies. The adiabatic combustion temperature and the composition of final products were calculated using the special THERMO program. The experiments were carried out in the SHS reactor with a volume of V = 3 dm3 at the initial inert gas pressure (Ar) Р0 = 5 MPa. The experiments focused on the influence of the starting reagent ratio on parameters of the high-temperature synthesis (burning rate, pressure gain, and yield of the target product), composition and microstructure of target products. The paper develops a scientific approach to the production of cast materials by SHS metallurgy under gas pressure in the Cr–Al–C system consisting of the Cr2AlC MAX phase, and Cr5Al8 and Cr3C2 phases. The paper studies structural-phase states of target products. It was experimentally established that by varying the content of starting reagents (aluminum and carbon) in the charge, it was possible to produce a significant effect on synthesis regularities, the composition and microstructure of final products. As the carbon content in the base mixture increases (above the stoichiometric content), the content of the MAX phase Cr2AlC in the final product increases as well and content of Cr5Al8 reduces. An increase in the aluminum content (above stoichiometric) in the base mixture leads to an increase in the MAX phase Cr2AlC content in the final product and to a reduction in the Cr3C2 phase content.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.