Докт. физ.-мат. наук, проф., зав. кафедрой металловедения, порошковой металлургии, наноматериалов (МПМН).
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244.
Dr. Sci. (Phys.-Math.), prof., head of Department of metals science, powder metallurgy, nanomaterials.
443100, Russia, Samara, Molodogvardeiskaya str., 244.
Канд. техн. наук, доцент кафедры МПМН.
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244.
Cand. Sci. (Tech.), associate prof. of Department of metals science, powder metallurgy, nanomaterials.
Аспирант кафедры МПМН.
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244.
Postgraduate of Department of metals science, powder metallurgy, nanomaterials.
Дан обзор результатов применения процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) для получения жаропрочных никелевых сплавов и композитов на основе карбида титана (TiC) и никеля. Для уменьшения хруп-кости предложено заменить фазу TiC на карбосилицид титана Ti3SiC2 и применить процесс СВС для получения каркасно-го композита Ti3SiC2 –Ni. Никель для пропитки каркаса Ti3SiC2 вводился в трех вариантах: с добавлением в реакционную смесь; в виде брикета, размещенного между двумя брикетами СВС-шихты; аналогично второму варианту, но с барьерными слоями из бумаги между брикетами никеля и шихты СВС. Показано, что во всех вариантах расплав Ni препятствует образованию МАХ-фазы карбосилицида титана, приводя к его деградации. Введение Ni в реакционную смесь по первому варианту позволило получить однородный композиционный материал, пористость которого с ростом концентрации Ni до 50 % уменьшилась практически до нуля. В случае размещения Ni-брикета между двух прессованных брикетов СВС-шихты удавалось расплавить сравнительно небольшое количество никеля (23–29 % от массы образцов синтезируемых композитов), которого не хватало для полного заполнения пористых слоистых каркасов Ti3SiC2 . При добавлении в Ni-брикет 20 % Si увеличивалась глубина пропитки, снижалась степень деградации МАХ-фазы в месте пропитки, формировался более однородный композиционный материал, состоящий из пористого каркаса фаз TiC, TiSi2 и Ti3SiC2 , частично заполненных металлическим никелем при инфильтрации раcплава Ni(Si).
The paper reviews the results of using the process of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) to obtain high-temperature nickel alloys and composites based on titanium carbide (TiC) and nickel. In order to reduce the brittleness of these composites, it was proposed to replace the TiC ceramic phase by the MAX phase of titanium silicon carbide (Ti3SiC2 ) and use the SHS process to obtain a Ti3SiC2 –Ni skeleton composite. Nickel for Ti3SiC2 skeleton infiltration was introduced in three variants: by introducing to the reaction mixture; in the form of a briquette located between two SHS charge briquettes; and similar to the second variant, but with the barrier layers of paper between the Ni and SHS charge briquettes. It was shown that Ni melt in all three variants prevents the formation of the titanium silicon carbide MAX phase thus leading to its degradation. Ni introduction into the reaction mixture according to the first variant made it possible to obtain a homogeneous composite, which became almost non-porous with an increase in Ni concentration up to 50 %. When the Ni briquette was placed between two compacted briquettes of SHS charge, it was possible to melt a relatively small amount of Ni (23–29 % of the mass of synthesized composite samples), which was not enough to completely fill the porous layered skeletons of Ti3SiC2 . 20 % of Si added to the Ni briquette increased infiltration depth, lowered the degree of MAX phase degradation at the infiltration point, and formed a more homogeneous composite consisting of a porous skeleton of TiC, TiSi2 and Ti3SiC2 phases partially filled with metallic nickel during Ni(Si) melt infiltration.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.