ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ КАРБОНИТРИДОВ TI1–NMEV NC0,5N0,5 С NI–MO-РАСПЛАВОМ
https://doi.org/10.17073/1997-308X-2017-3-22-31
Аннотация
Методами рентгеноспектрального микроанализа и растровой электронной микроскопии впервые систематически изучено влияние легирования карбонитрида TiC0,5N0,5 переходными металлами V группы (V, Nb, Ta) на механизм контактного взаимодействия с расплавом Ni–25%Mo (Т = 1450 °С, τ = 1 ч, вакуум 5·10–2 Па). Установлено, что процесс растворения однотипных карбонитридов Ti1–nMeV nC0,5N0,5 (n = 0,05) является инконгруэнтным (в расплав преимущественно переходят легирующий металл и углерод), при этом в ряду легирующих металлов V – Nb – Ta относительная скорость и степень инконгруэнтности процесса растворения карбонитридов изменяются немонотонно. Предложено объяснение обнаруженных эффектов. Проанализирована причинно-следственная связь между исходным составом карбонитрида Ti0,95MeV 0,05C0,5N0,5 (сортом легирующего металла) и составом K-фазы Ti1–n–mMonMeV mCx, осаждающейся из расплава при охлаждении системы. Показано, что фактором, определяющим состав образующейся K-фазы, является ΔT-фактор (степень превышения температур кристаллизации карбидных эвтектик Ni/MeVC над температурой кристаллизации наиболее легкоплавкой в этих системах эвтектики Ni/Mo2C). Аргументирован вывод о том, что обнаруженная взаимосвязь между исходным составом карбонитрида и составом образующейся K-фазы является следствием микронеоднородного строения металлических расплавов. Показано, что эта взаимосвязь носит достаточно общий характер и проявляется во всех исследованных системах независимо от сорта легирующего металла V группы и присутствия или отсутствия молибдена в расплаве.
Ключевые слова
карбонитрид Ti1–nMeV nC0,
5N0,
5,
никель–молибден,
контактное взаимодействие,
реакции,
микроструктура
Об авторах
В. А. Жиляев
Институт химии твердого тела (ИХТТ) УрО РАН
Россия
Россия
докт. техн. наук, канд. хим. наук, вед. науч. сотрудник лаборатории физико-химических методов анализа,
620990, г. Екатеринбург, ГСП, ул. Первомайская, 91
Е. И. Патраков
Институт физики металлов им. М.Н. Михеева (ИФМ) УрО РАН
Россия
Россия
канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник отдела наноспинтроники,
620990, г. Екатеринбург, ГСП, ул. С. Ковалевской, 18
Список литературы
1. Clark E.B., Roebuck B. Extending the application areas for titanium carbonitride cermets // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 1992. Vol. 11. P. 23—33.
2. Ettmayer P., Kolaska H., Lengauer W., Dreyer K. Ti(C,N) cermets — metallurgy and properties // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 1995. Vol. 13. P. 343—351.
3. Zhang S. Material development of titanium carbonitridebased cermets for machining application // Key Eng. Mater. 1998. Vol. 138-140. P. 521—543.
4. Xiao J.H., Xiong W.H., Lin S.J., Qu J., Zhou M. Review on the preparation and application of Ti(C,N)-based cermet composite // Mater. Rev. 2010. Vol. 24. P. 21—27.
5. Peng Y., Miao H., Peng Z. Development of TiCN-based cermets: Mechanical properties and wear mechanism // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2013. Vol. 39. P. 78—89.
6. Kang S. Cermets // Comprehensive Hard Materials / Ed. V.K. Sarin. UK. Elsevier, 2014. Vol. 1. P. 139—181.
7. Rajabi A., Ghazali M.J., Daud A.R. Chemical composition, microstructure and sintering temperature modifications on mechanical properties of TiC-based cermets: A review // J. Mater. Design. 2015. Vol. 67. P. 95—106.
8. Zhilyaev V.A., Patrakov E.I., Shveikin G.P. Current status and potential for development of W-free hard alloys // Proc. 2-nd Int. Conf. Science Hard Mater. (Rhodes, Greece, 1984). Bristol, Boston: A Hilger Ltd., 1986. P. 1063—1073.
9. Lindahl P., Mainer T., Jonsson H., Andren H.-O. Microstructure and mechanical properties of a (Ti, W, Ta, Mo) (C, N)-(Co, Ni) type cermet // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 1993. Vol. 4. P. 187—204.
10. Zhang S., Qin C.D., Lim L.C. Solid solution extent of WC and TaC in Ti(C,N) as revealed by lattice parameter increase // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 1993—1994. Vol. 12. P. 329—333.
11. Park S., Kang S. Toughened ultrafine (Ti,W)(CN)—Ni cermets // Scripta Mater. 2005. Vol. 53. P. 129—133.
12. Kim S.W., Ahn S., Kang S. Effect of the complete solidsolution phase on the microstructure of Ti(CN)-based cermets // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2009. Vol. 27. P. 224—228.
13. Liu Y., Jin Y., Yu H., Ye J. Ultrafine (Ti,M)(C,N)-based cermets with optimal mechanical properties // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2011. Vol. 29. P. 104—107.
14. Chen X., Xiong W., Yang Q., Yao Z., Huang Y. Microstructure and mechanical properties of (Ti,W,Ta)C-xMo-Ni cermets // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2012. Vol. 31. P. 56—61.
15. Chicardi E., Torres Y., Córdoba J.M., Hvizdoš P., Gotor F.J. Effect of tantalum content on the microstructure and mechanical behavior of cermets based on (TixTa1–x) (C0,5N0,5) solid solutions // Mater. Design. 2014. Vol. 53. P. 435—444.
16. Жиляев В.А. Твердорастворная природа тугоплавких фаз внедрения. Часть I. Физическое обоснование // Материаловедение. 2012. No. 3. С. 3—9.
17. Жиляев В.А. Твердорастворная природа тугоплавких фаз внедрения. Часть II. Химическое обоснование // Материаловедение. 2012. No. 4. С. 3—12.
18. Жиляев В.А. Взаимосвязь состава, структуры и свойств тугоплавких фаз внедрения // Г.В. Самсонов — ученый, учитель, друг / Под ред. П.С. Кислого. Киев: Наук. думка. 2012. С. 167—180.
19. Жиляев В.А., Патраков Е.И. Влияние легирования карбонитрида TiC0,5N0,5 цирконием на механизм взаимодействия с Ni—Mo-расплавом // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2016. No. 3. С. 31—42.
20. Жиляев В.А., Патраков Е.И. Кинетика и механизм контактного взаимодействия карбонитрида титана с Ni—Mo-расплавом // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2015. No. 2. С. 30—37.
21. Жиляев В.А. Порошковые материалы на основе тугоплавких фаз внедрения: Дис. … докт. техн. наук. Пермь: ПГТУ, 2010.
22. Сережкин В.Н., Пушкин Д.В. Кристаллохимические радиусы и координационные числа атомов: Учеб. пос. Самара: Универс-групп, 2005.
23. Баум Б.А. Металлические жидкости. М.: Наука, 1979.
24. Гаврилин И.В. Плавление и кристаллизация металлов и сплавов. Владимир: Владимирский гос. ун-т, 2000.
25. Жиляев В.А., Патраков Е.И. Механизм жидкофазного взаимодействия двойных карбидов (Ti,Me)C с никелем // Конструкции из композиционных материалов. 2006. No. 4. С. 199—201.
26. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник / Под общ. ред. Лякишева Н.П. В 3 т. М.: Машиностроение, 1996.
27. Ершов Г.С., Майборода В.П. Диффузия в металлургических расплавах. Киев: Наук. думка, 1990.
28. Жиляев В.А., Патраков Е.И. Влияние легирования карбонитрида титана переходными металлами IV—VI групп на взаимодействие с расплавом никеля // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2014. No. 4. С. 30—36.
29. Жиляев В.А., Патраков Е.И. Закономерности контактного взаимодействия двойных карбидов (Ti1–nMen IV,V)C с Ni—Mo-расплавом // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2015. No. 3. С. 25—35.
Рецензия
Для цитирования:
Жиляев В.А., Патраков Е.И. ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ КАРБОНИТРИДОВ TI1–NMEV NC0,5N0,5 С NI–MO-РАСПЛАВОМ. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2017;(3):22-31. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2017-3-22-31
For citation:
Zhilyaev V.A., Patrakov E.I. REGULARITIES OF TI1–NMEV NC0,5N0,5 CARBONITRIDE METALLURGICAL REACTIONS WITH NI–MO MELT. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings. 2017;(3):22-31. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2017-3-22-31
Просмотров:
787
Послать статью по эл. почте 