Алексей Сергеевич Устюхин – к.т.н., мл. науч. сотрудник лаборатории физикохимии поверхности и ультрадисперсных порошковых материалов
Россия, 119334, г. Москва, Ленинский пр-т, 49
Aleksei S. Ustyukhin – Cand. Sci. (Eng.), Junior Research Scientist at the Laboratory of Physical Chemistry of Surfaces and Ultrafine Powder Materials
49 Leninskiy Prosp., Moscow 119334, Russia
Виктор Александрович Зеленский – к.ф.-м.н., вед. науч. сотрудник лаборатории физикохимии поверхности и ультрадисперсных порошковых материалов
Россия, 119334, г. Москва, Ленинский пр-т, 49
Viktor A. Zelensky – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Leading Researcher at the Laboratory of Physical Chemistry of Surfaces and Ultrafine Powder Materials
49 Leninskiy Prosp., Moscow 119334, Russia
Игорь Матвеевич Миляев – д.т.н., вед. науч. сотрудник лаборатории пластической деформации металлических материалов
Россия, 119334, г. Москва, Ленинский пр-т, 49
Igor M. Milyaev – Dr. Sci. (Eng.), Leading Researcher at the Laboratory of Plastic Deformation of Metallic Materials
49 Leninskiy Prosp., Moscow 119334, Russia
Дмитрий Юрьевич Ковалев – д.ф-м.н., зав. лабораторией рентгеноструктурных исследований Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения
Россия, 142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 8
Dmitry Yu. Kovalev – дDr. Sci. (Phys.-Math.), Head of the Laboratory of X-Ray Investigation
8 Academician Osipyan Str., Chernogolovka, Moscow Region 142432, Russia
Вадим Сергеевич Шустов – к.т.н., науч. сотрудник лаборатории физикохимии поверхности и ультрадисперсных порошковых материалов
Россия, 119334, г. Москва, Ленинский пр-т, 49
Vadim S. Shustov – Cand. Sci. (Eng.), Senior Research Scientist at the Laboratory of Physical Chemistry of Surfaces and Ultrafine Powder Materials
49 Leninskiy Prosp., Moscow 119334, Russia
Михаил Иванович Алымов – д.т.н., чл.кор. РАН, директор ИСМАН, зав. лабораторией физикохимии поверхности и ультрадисперсных порошковых материалов ИМЕТ РАН
Россия, 119334, г. Москва, Ленинский пр-т, 49
Россия, 142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 8
Mikhail I. Alymov – Dr. Sci. (Eng.), Corresponding Member of RAS, Director of ISMAN, Head of the Laboratory of Physical Chemistry of Surfaces and Ultrafine Powder Materials, IMET RAS
49 Leninskiy Prosp., Moscow 119334, Russia
8 Academician Osipyan Str., Chernogolovka, Moscow Region 142432, Russia
В работе проведено сравнительное исследование плотности, фазового состава, магнитных и механических свойств изотропных порошковых сплавов Fe–28Cr–15Co и Fe–32Cr–22Co, легированных 2 мас. % титана в виде обычного порошка титана ПТС-1 и порошка гидрида титана. Процесс получения образцов состоял из приготовления исходной смеси порошков, прессования, спекания в вакууме, закалки и термической обработки для формирования магнитных свойств. Использование порошка гидрида титана привело к повышению остаточной пористости образцов с 2 до 4 %. Было отмечено существенное отличие фазового состава сплавов после спекания: структура образца Fe–28Cr–15Co–2Ti состояла из твердого раствора ОЦК α-фазы и включений тетрагональной σ-фазы, а Fe–32Cr–22Co–2Ti – из твердого раствора σ-фазы и включений ГЦК γ-фазы. После термической обработки структура всех сплавов представляла собой твердый раствор ОЦК α-фазы. В образцах с гидридом титана были также обнаружены малые следы примесной фазы, которая, вероятнее всего, является гидридом интерметаллического соединения титана и хрома. Образцы, в которых использовался порошок титана ПТС-1, имели более высокие значения остаточной индукции (Br до 0,84 и 0,82 Тл у сплавов Fe–28Cr–15Co–2Ti и Fe–32Cr–22Co–2Ti соответственно) по сравнению с образцами, содержащими гидрид титана (до 0,8 и 0,79 Тл соответственно), что связано с разницей в остаточной пористости. С другой стороны, образцы с порошком гидрида титана имели более высокие показатели коэрцитивной силы (Hc до 41,1 и 57,2 кА/м у сплавов Fe–28Cr–15Co–2Ti и Fe–32Cr–22Co–2Ti соответственно) по сравнению с образцам, содержащими с порошок титана (до 38,4 и 49,2 кА/м соответственно). Наиболее высокие значения максимального энергетического произведения (BH)max составили 11,0–11,5 кДж/м3 у сплавов Fe–28Cr–15Co–2Ti и 14,0–14,5 кДж/м3 у Fe–32Cr–22Co–2Ti и практически не зависели от типа введенного титана. Кривые деформирования при сжатии сплавов с разными источниками титана были практически идентичны. Образцы состава Fe–32Cr–22Co–2Ti имели более высокие значения предела текучести (σ0,2 = 1200÷1400 МПа) по сравнению со сплавами Fe–28Cr–15Co–2Ti (σ0,2 = 1000 МПа). Все исследованные в работе материалы оказались пластичными.
This study presents a comparative investigation of the density, phase composition, magnetic, and mechanical properties of isotropic powder metallurgy alloys Fe–28Cr–15Co and Fe–32Cr–22Co doped with 2 wt. % titanium introduced either as conventional titanium powder (PTS-1 grade) or as titanium hydride powder. The sample fabrication process included powder blend preparation, compaction, vacuum sintering, quenching, and heat treatment aimed at developing magnetic properties. The use of titanium hydride powder resulted in an increase in residual porosity from 2 to 4 %. A significant difference in the phase composition of the alloys after sintering was observed: the structure of the Fe–28Cr–15Co–2Ti alloy consisted of a BCC α-phase solid solution and tetragonal σ-phase inclusions, while Fe–32Cr–22Co–2Ti exhibited a σ-phase solid solution matrix with FCC γ-phase inclusions. After heat treatment, all alloys developed a BCC α-phase solid solution structure. In the samples containing titanium hydride, minor traces of an impurity phase – most likely a hydride of a titanium–chromium intermetallic compound – were also detected. Samples prepared using PTS-1 titanium powder exhibited higher residual induction values (Br up to 0.84 and 0.82 T for Fe–28Cr–15Co–2Ti and Fe–32Cr–22Co–2Ti, respectively) compared to those containing titanium hydride (up to 0.80 and 0.79 T, respectively), which is attributed to differences in residual porosity. On the other hand, samples with titanium hydride powder showed higher coercivity values (Hc up to 41.1 and 57.2 kA/m for Fe–28Cr–15Co–2Ti and Fe–32Cr–22Co–2Ti, respectively) compared to those with titanium powder (up to 38.4 and 49.2 kA/m, respectively). The maximum energy product ((BH)max ) reached 11.0–11.5 kJ/m3 for Fe–28Cr–15Co–2Ti and 14.0–14.5 kJ/m3 for Fe–32Cr–22Co–2Ti, with virtually no dependence on the titanium source. The compression stress–strain curves for alloys with different titanium sources were nearly identical. Alloys of the Fe–32Cr–22Co–2Ti composition exhibited higher yield strength values (σ0.2 = 1200–1400 MPa) compared to Fe–28Cr–15Co–2Ti alloys (σ0.2 = 1000 MPa). All materials studied in this work demonstrated ductility.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.