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 (B_r 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 (H_c 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 (σ_0,2 = 1200÷1400 МПа) по сравнению со сплавами Fe–28Cr–15Co–2Ti (σ_0,2 = 1000 МПа). Все исследованные в работе материалы оказались пластичными.

В работе представлены результаты исследования по оптимизации параметров смешивания порошков системы Al–15Sn–5Pb (об. %) для применения их в технологии селективного лазерного сплавления. Основное внимание уделено обеспечению равномерного распределения частиц мягкой фазы (Sn и Pb), необходимого для получения изделий с однородной структурой и улучшенными триботехническими свойствами. В качестве исходных материалов использовались порошки алюминия (АСД-1), олова (ПО-1) и свинца (ПС-1). Перед смешиванием проводился их просев через сита с размерами ячеек от 50 до 25 мкм. Просеянные порошки имели форму, близкую к сферической, и хорошие характеристики текучести (менее 25 с / 50 г). С использованием метода дискретных элементов и модифицированной модели Герца–Миндлина изучено влияние времени смешивания на степень гомогенности порошковой смеси. Исследования полученных смесей проводились с помощью рентгенофазового, микрорентгеноспектрального и графического методов анализа. Последующая экспериментальная валидация подтвердила достоверность результатов численных расчетов и позволила оценить оптимальные параметры смешения. Установлено, что оптимальное время смешивания, позволяющее получить равномерное распределение исходных порошковых частиц, находится в интервале от 60 до 120 мин. Обнаружено, что сложный характер движения смесителя типа «Турбула» снижает влияние гравитационной сегрегации, улучшая равномерность распределения частиц мягкой фазы (Sn + Pb). Предложенный подход может быть использован для разработки новых методик подготовки порошков для аддитивных технологий и создания композиционных материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками. 

Добавление частиц графита к алюминию позволяет улучшить его трибологические свойства за счет проявления эффекта самосмазывания, а армирование таких алюмоматричных композитов (Al–C) керамической фазой карбида титана (TiC) с высокими твердостью и прочностью – получить гибридные композиты Al–TiC–C с повышенными физико-механическими свойствами и улучшенной износостойкостью. В настоящей работе рассмотрено применение нового энергоэффективного подхода к получению композитов Al–TiC–C путем сочетания метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) пористых композиционных каркасов из карбида титана и свободного углерода (TiC–C) с последующей инфильтрацией их расплавом алюминия. Для синтеза карбида титана использовалась стехиометрическая смесь порошков титана и графита Ti + C, а для получения свободного углерода в эту стехиометрическую смесь добавлялись порошки графита с размерами частиц 10–15 и 100–1000 мкм, а также рубленое углеволокно диаметром 7 мкм и длиной 3 мм. Для изучения микроструктуры и состава новых композитов использовались методы сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионной спектрометрией и рентгенофазового анализа. Также определены плотность гидростати­ческим взвешиванием, твердость по Бринеллю, прочность при сжатии и трибологические свойства на трибометре по схеме «pin–on–disk». Установлено, что добавляемый графит с мелкими частицами (10–15 мкм) практически полностью растворяется в расплаве алюминия, а крупнозернистый графит (100–1000 мкм) и углеволокно в нем сохраняются. Предел прочности при сжатии углеродсодержащих алюмоматричных композитов составил 203–233 МПа. Установлено, что при сухом трении реализуется преимущественно абразивный механизм изнашивания с высоким коэффциентом трения (0,88–0,98), но в 3 раза меньшим износом образца композита, полученного с добавлением крупнозернистого графита.

Композиционные материалы на основе алюминиевых сплавов, армированные высокодисперсной фазой карбида титана, характеризуются повышенными показателями антифрикционных свойств, что позволяет отнести их к группе перспективных триботехнических материалов. Одним из наиболее доступных и эффективных способов их изготовления является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), который основан на экзотермическом взаимодейст­вии прекурсоров титана и углерода непосредственно в алюминиевом расплаве и позволяет синтезировать карбидную фазу с размером частиц 100 нм – 2 мкм. Настоящая работа посвящена исследованию комплекса эксплуатационных и технологических характеристик композитов, полученных путем проведения СВС карбида титана в расплавах промышленных поршневых сплавов АМ4,5Кд и АК10М2Н, для определения возможности их применения в качестве антифрикционных материалов для изготовления поршней двигателей. Сравнительный анализ проводился на образцах исходных сплавов и полученных на их основах композиционных материалов после термической обработки в виде закалки и искусст­венного старения по режимам, обеспечивающим максимальные значения твердости. Результаты исследования показали, что у композита АМ4,5Кд–10 % TiC снизились скорость изнашивания в 2,4 раза, коэффициент трения в 2,7 раза и задиро­стойкость в 1,7 раза относительно матричного сплава, а у образца АК10М2Н–10 % TiC – скорость изнашивания уменьшилась в 17 раз и коэффициент трения в 4 раза при сохранении уровня задиростойкости. При этом оба материала характеризуются сопоставимыми (с изменениями в пределах 10 %) с показателями матричных сплавов уровнем саморазогрева в процессе трения, термическим коэффициентом линейного расширения при температуре 300 °С, жаропрочностью при 250 °С, жидкотеку­честью и линейной усадкой. Полученные данные дают основание рекомендовать их к применению для изготовления отливок поршней двигателей вместо исходных сплавов.

Проведено исследование зависимостей смежности и твердости образцов наноструктурных и ультрамелкозернистых вольфрамокобальтовых твердых сплавов и карбида вольфрама, полученных методами искрового плазменного и жидкофазного спекания. Определены основные параметры микроструктуры: средний диаметр зерен WC, смежность зерна, средняя длина свободного пути в кобальте. Установлено, что средняя величина зерен WC в вольфрамокобальтовых металлокерамических твердых сплавах, полученных искровым плазменным спеканием, не превышает 0,2 мкм, поэтому их можно отнести к наноструктурным. Средний диаметр зерен WC в твердых сплавах, полученных жидкофазным или искровым плазменным спеканием, находится в пределах от 0,2 до 0,5 мкм, что позволяет классифицировать эти материалы как ультрамелкозернистые. Проанализирована пригодность существующих моделей, разработанных для средне- и мелкозернистых твердых сплавов, для описания зависимости смежности от объемной доли кобальта в полученных ультрамелкозернистых и наноструктурных материалах. Определено, что для спеченных в данной работе образцов подходит экспоненциальная зависимость. Проведен анализ применимости теоретической зависимости твердости от основных параметров микроструктуры. Твердость получаемых сплавов оказалась ниже, чем это предсказывает теоретическая закономерность, основанная на соотношении Холла–Петча. Наибольшей твердостью (HV = 2260 ± 30) из всех полученных образцов обладает наноструктурный сплав состава WC–5Co–0,4VC–0,4Cr₃C₂, полученный искровым плазменным спеканием. Твердость ультрамелкозернистого спеченного карбида вольфрама оказалась немного ниже (HV = 2250 ± 20).

Исследования новых металлокерамических покрытий, сочетающих высокую жаростойкость и устойчивость к износу, являются актуальными. Ni–Al–Fe покрытия, армированные различным количеством карбида вольфрама, впервые получены методом электроискрового легирования на стали 35. Их структура исследовалась методами рентгеноструктурного фазового анализа и сканирующей электронной микроскопии. Средняя толщина WC/Ni–Al–Fe-покрытий составляла от 23 до 33 мкм. В их составе идентифицированы фазы AlNi, (Fe, Ni), α-WC и W₂C. В микроструктуре покрытий наблюдались армирующие включения карбида вольфрама диаметром от 1,49 до 10,12 мкм. Коррозионное поведение образцов с покрытиями изучалось методами потенциодинамической поляризации и импедансной спектроскопии в 3,5 %-ном растворе NaCl. Жаростойкость покрытий исследовалась при температуре 700 °С в течение 110 ч в условиях естественной аэрации. Тестирование на износ проводилось в режиме сухого трения при нагрузках 25 и 50 Н. Показано, что применение WC/Ni–Al–Fe-покрытий позволяет сократить приведенный износ поверхности стальных изделий с 11 до 24 раз и повысить стойкость к высокотемпературной газовой коррозии с 10,5 до 49,9 раза.