КІНЕТИКА ФОРМУВАННЯ ПЕРЕХІДНОГО ШАРУ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ Ti-TiB З РІДКИМ АЛЮМІНІЄМ

Yana O. Smirnova; Ievgen V. Solodkyi; Iryna M. Huriia; Petro I. Loboda

doi:10.20535/kpi-sn.2019.2.167784

Т. · № 2 · 2019 тра 20, 2019 статті

КІНЕТИКА ФОРМУВАННЯ ПЕРЕХІДНОГО ШАРУ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ Ti-TiB З РІДКИМ АЛЮМІНІЄМ

Yana O. Smirnova Відповідальний Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна

Ievgen V. Solodkyi Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна

Iryna M. Huriia Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна

Petro I. Loboda Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна

Опублікованотра 20, 2019

PDF

НВКПІ 2 ТОМ · 2

ТОМ · № 2 · 2019 Переглянути випуск

Анотація

Проблематика. Титан, алюміній та їх сплави широко використовуються для деталей автомобільної, аерокосмічної та хімічної індустрій завдяки низькій густині, високій питомій міцності та корозійній стійкості. Більше того, композиційні матеріали системи Al-Ti є надзвичайно привабливими і перспективними. Однак технологічний процес отримання титан-алюмінієвих композиційних матеріалів, який полягає у твердофазовій взаємодії, зазвичай складний. Більш прості та ефективні рідиннофазові методи, які полягають у формуванні титанового каркасу та його подальшому просочуванні розплавом алюмінію, непоширені та малорозвинені. Незважаючи на досягнення металургійного з’єднання між титаном і алюмінієм, при виготовленні композитів інтерфейс є недосконалим, що негативно відображається на їх функціональних властивостях. Титан-матричні композити (ТМК), які є відносно новим класом матеріалів, являють собою матрицю з титанового сплаву, армовану керамічними волокнами, і покликані кардинально підвищити фізико-механічні властивості виробів. Саме тому в роботі пропонується вивчити взаємодію ТМК (Тi-ТіВ) із розплавом алюмінію та отримати унікальну армовану межу розділу при взаємодії титан–алюміній. Мета дослідження . Вивчення кінетики взаємодії композиту Ti-TiB та рідкого алюмінію для отримання нового композиційного матеріалу (Ti-TiB)-Al з підвищеними фізико-механічними властивостями. Методика реалізації. Занурення та витримка підготованих пластин титану, армованого боридом титану, в розплаві алюмінію з подальшим охолодженням на повітрі. Дослідження мікроструктури та фазового складу зони взаємодії. Визначення мікротвердості структурних складових. Результати дослідження. Зображення мікроструктури та мікрорентгеноспектральний аналіз у точках на межі взаємодії композита і розплаву показали наявність трьох зон: титану, армованого волокнами бориду титану, перехідного інтерметалідного шару і алюмінію, армованого включеннями. Установлено, що збільшення часу витримки композита в розплаві сприяє переходу волокон бориду титану в розплав, тим самим збільшуючи товщину рівномірно армованого шару алюмінію. Наявність в алюмінії волокон бориду титану та включень інтерметалідів значно підвищує його мікротвердість. Висновки. Уперше встановлено, що при витримці композита Ti-TiB у розплаві алюмінію між ними відбувається взаємодія з утворенням перехідного інтерметалідного шару та зони алюмінію, армованого включеннями. Результати досліджень свідчать про перспективність отримання металокерамічних композиційних матеріалів з підвищеними фізико-механічними характеристиками.

Ключові слова

#Титан #Алюміній #Борид титану #Композиційний матеріал

Посилання

M.S. Kenevisi et al. , “Microstructural evaluation and mechanical properties of the diffusion bonded Al/Ti alloys joint”, Mech. Mater. , vol. 54, pp. 69–75, 2013. doi: 10.1016/j.mechmat.2013.04.011
Y. Wei et al. , “Formation process of the bonding joint in Ti/Al diffusion bonding”, Mater. Sci. Eng., A , vol. 480, no. 1-2, pp. 456–463, 2008. doi: 10.1016/j.msea.2007.07.027
S. Kim et al. , “A novel method to fabricate reinforced Ti composites by infiltration of Al (Mg) into porous titanium”, J. Alloys Compd. , vol. 715, pp. 404–412, 2017. doi: 10.1016/j.jallcom.2017.05.014
L. Qin et al. , “In-situ observation of crack initiation and propagation in Ti/Al composite laminates during tensile test”, J. Alloys Compd. , vol. 712, pp. 69–75, 2017. doi: 10.1016/j.jallcom.2017.04.063
D.M. Fronczek et al. , “Structural properties of Ti/Al clads manufactured by explosive welding and annealing”, Mater. Des. , vol. 91, pp. 80–89, 2016. doi: 10.1016/j.matdes.2015.11.087
H. Xia et al. , “Microstructure and mechanical properties of Ti/Al explosive cladding”, Mater. Des. , vol. 56, pp. 1014–1019, 2014. doi: 10.1016/j.matdes.2013.12.012
I.A. Bataev et al. , “Structural and mechanical properties of metallic-intermetallic laminate composites produced by explosive welding and annealing”, Mater. Des. , vol. 35, pp. 225–234, 2012. doi: 10.1016/j.matdes.2011.09.030
L.M. Gurevich et al. , “Properties of intermetallic interlayers in layered titanium-aluminum composites”, Izvestia VolgGTU , vol. 3, no. 11, pp. 35–40, 2009.
J. Peng et al. , “On the interface and mechanical property of Ti/Al-6%Cu-0.5%Mg-0.4%Ag bimetal composite produced by cold-roll bonding and subsequent annealing treatment”, Mater. Lett. , vol. 74, pp. 89–92, 2012. doi: 10.1016/j.matlet.2012.01.052
D. Yang et al. , “Ultraﬁne equiaxed-grain Ti/Al composite produced by accumulative roll bonding”, Scripta Mater. , vol. 62, no. 5, pp. 321–324, 2010. doi: 10.1016/j.scriptamat.2009.11.036
M. Ma et al. , “Microstructure and mechanical properties of Al/Ti/Al laminated composites prepared by roll bonding”, Mater. Sci. Eng., A , vol. 636, pp. 301–310, 2015. doi: 10.1016/j.msea.2015.03.086
M. Ma et al. , “Microstructure and mechanical properties of Ti/Al/Ti laminated composites prepared by hot rolling”, J. Mater. Eng. Perform. , vol. 26, no. 7, pp. 3569–3578, 2017. doi: 10.1007/s11665-017-2769-5
S.K. Thakur et al. , “Microwave synthesis and characterization of metastable (Al/Ti) and hybrid (Al/Ti + SiC) composites”, Mater. Sci. Eng., A , vol. 452–453, pp. 61–69, 2007. doi: 10.1016/j.msea.2006.10.156
A. Miriyev et al. , “Interface evolution and shear strength of Al/Ti bi-metals processed by a spark plasma sintering (SPS) apparatus”, J. Alloys Compd. , vol. 678, pp. 329–336, 2016. doi: 10.1016/j.jallcom.2016.03.137
Y. Sun et al. , “Fabrication of multilayered Ti–Al intermetallics by spark plasma sintering”, J. Alloys Compd. , vol. 585, pp. 734–740, 2014. doi: 10.1016/j.jallcom.2013.09.215
X.Y. Nie et al. , “An investigation on bonding mechanism and mechanical properties of Al/Ti compound materials prepared by insert moulding”, Mater. Des. , vol. 63, pp. 142–150, 2014. doi: 10.1016/j.matdes.2014.05.050
O.S. Savelyeva et al. , “Features of intermetallic layers formation, according to different modes of titanium and aluminum smelting in an air media”, Sovremennyie Problemy Fizicheskogo Materialovedeniya , vol. 23, pp. 175–180, 2014.
R. Khoshhal et al. , “Formation and growth of titanium aluminide layer at the surface of titanium sheets immersed in molten aluminum”, IJMSE , vol. 7, no. 1, pp. 24–31, 2010.
E.G. Byba and P.I. Loboda, “The structure and properties formation of titanium-matrix composite depending on the method of sintering”, Science & Treatment of Metals , no. 4, pp. 37–42, 2014.
U. Zwicker, Titanium and its Alloys . Мoscow, USSR: Metallurgiya, 1979.
G.V. Samsonov, Handbook of the Physicochemical Properties of the Elements . Washington: Plenum Press, 1968.
N. Takata et al. , “Compressive properties of porous Ti–Al alloys fabricated by reaction synthesis using a space holder powder”, Mater. Sci. Eng., A , vol. 697, pp. 66–70, 2017. doi: 10.1016/j.msea.2017.05.015
M. Sujata et al. , “Microstructural features of TiAl 3 base compounds formed by reaction synthesis”, ISIJ Int. , vol. 36, no. 3, pp. 255–262, 1996. doi: 10.2355/isijinternational.36.255
L. Xu et al. , “Growth of intermetallic layer in multi-laminated Ti/Al diffusion couples”, Mater. Sci. Eng., A , vol. 435, pp. 638–647, 2006. doi: 10.1016/j.msea.2006.07.077
M. Sujata et al. , “On kinetics of TiAl 3 formation during reaction synthesis from solid Ti and liquid Al”, J. Mater. Sci. Lett. , vol. 20, no. 24, pp. 2207–2209, 2001. doi: 10.1023/A:1017985017778.

Попередня у випуску ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ВИГОТОВЛЕННЯ І МОДЕЛЮВАННЯ УТВОРЕННЯ ОРЕБРЕНИХ ЛЬОДЯНИХ ТРУБ МЕТОДОМ НАМОРОЖУВАННЯ У ФОРМІ З ДИСКРЕТНОЮ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЄЮ Наступна у випуску МЕТОД РОЗРАХУНКУ МІНІМАЛЬНОЇ СПРИЙМАНОЇ РІЗНИЦІ ТЕМПЕРАТУР СУБДИСКРЕТНИХ ТЕПЛОВІЗОРІВ

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

МЕТОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЦІЛІСНОСТІ ОБРОБКИ ТА ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ У ПРОМИСЛОВИХ СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗАЦІЇ

Ярослав Корпань, Євген Федоров, Ольга Нечипоренко

Проблематика. Сучасні промислові системи контролю характеризуються високим рівнем інтеграції інформаційних і фізичних процесів та використанням розподілених…

#промислові системи автоматизації #SCADA-системи #цілісність даних #кібербезпека ICS

10.20535/kpisn.2026.3.361520

МЕТОДИКА ПАРАМЕТРИЧНОГО СИНТЕЗУ ЗУМ-АФОКАЛЬНИХ СИСТЕМ НА ОСНОВІ НЕРУХОМИХ ВАРІОЛІНЗ

Ігор Г. Чиж

Проблематика Зум-оптичні системи, в яких використовуються механічно нерухомі електрично керовані варіолінзи, не можуть вважатися такими, що мають нерухомі оптичні…

#зум-афокальні системи #головні точки варіолінз #синтез зум-афокальних систем #стабільна афокальність зум-системи

10.20535/kpisn.2026.3.351645

МОДИФІКАЦІЯ НЕЙРОМЕРЕЖЕВОГО МЕТОДУ SPINN ДЛЯ НАБЛИЖЕНОГО РОЗВ'ЯЗАННЯ МІШАНОЇ ЗАДАЧІ ДЛЯ РІВНЯННЯ ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ В ЕЛІПТИЧНІЙ ОБЛАСТІ

Валерій Лось, Олександр Ряхін

Проблематика. Параболічні диференціальні рівняння є математичними моделями інженерії, призначеними для дослідження широкого кола прикладних задач. Це приводить до…

#рівняння теплопровідності #мішана параболічна задача #еліптична область #фізико-інформативна нейронна мережа

10.20535/kpisn.2026.3.367316

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Юрій Миколайович Романенко, Олег Васильович Степанов, Петро Іванович Лобода, Юрій Іванович Богомол, ЕФЕКТИВНІ ТЕПЛОФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОРОШКОВИХ МАТЕРІАЛІВ ЗА СПІКАННЯ В УМОВАХ ЕЛЕКТРОННО-ПРОМЕНЕВОГО НАГРІВАННЯ , Наукові вісті КПІ: № 1 (2021)

Схожі статті

Viktor P. Legeza, Svitlana G. Savchuk, БРАХІСТОХРОННИЙ РУХ МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ НА ПОХИЛІЙ ПЛОЩИНІ В ОДНОРІДНОМУ ГРАВІТАЦІЙНОМУ ПОЛІ , Наукові вісті КПІ: № 2 (2019)
Михайло Ільченко, Сергій Капштик, Теодор Наритник, МЕТОД ПРОТИДІЇ БАГАТОПРОМЕНЕВОСТІ В ТРОПОСФЕРНОМУ ЗВ'ЯЗКУ НА ОСНОВІ ЗАСТОСУВАННЯ СКЛАДЕНИХ СИГНАЛІВ В БАЗИСІ УОЛША , Наукові вісті КПІ: Том 137 № 1-4 (2024)
Василь Степанович Труш, Ірина Миколаївна Погрелюк, Олександр Геннадійович Лук’яненко, ВПЛИВ ДИФУЗІЙНОГО НАВУГЛЕЦЮВАННЯ ПРИПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ МЕТАЛУ НА ЗБІЛЬШЕННЯ ВТОМНОЇ ДОВГОВІЧНОСТІ ТИТАНУ ТА ЙОГО СПЛАВІВ , Наукові вісті КПІ: № 3 (2021)
Владислав Анатолійович Лапшуда, Вікторія Михайлівна Коваль, ГНУЧКА ТА БІОРОЗКЛАДНА СЕНСОРИКА: МАТЕРІАЛИ, ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ТА ПРИЛАДИ НА ЇЇ ОСНОВІ , Наукові вісті КПІ: № 2 (2021)
Юрій Миколайович Романенко, Олег Васильович Степанов, Петро Іванович Лобода, Юрій Іванович Богомол, ЕФЕКТИВНІ ТЕПЛОФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОРОШКОВИХ МАТЕРІАЛІВ ЗА СПІКАННЯ В УМОВАХ ЕЛЕКТРОННО-ПРОМЕНЕВОГО НАГРІВАННЯ , Наукові вісті КПІ: № 1 (2021)
Anastasiya S. Kutuzova, Tetiana A. Dontsova, Olga V. Linyucheva, НАНОКОМПОЗИТИ НА ОСНОВІ TIO2-SNO2: ВПЛИВ КИСЛОТНО-ОСНОВНИХ І СТРУКТУРНО-АДСОРБЦІЙНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ НА ФОТОКАТАЛІТИЧНУ АКТИВНІСТЬ , Наукові вісті КПІ: № 1 (2020)
Tetiana A. Roik, Iuliia Yu. Vitsiuk, Olga I. Khmiliarchuk, СТРУКТУРА І ТРИБОТЕХНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КОМПОЗИЦІЙНИХ АНТИФРИКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ ВІДХОДІВ СТАЛІ Р7М2Ф6 , Наукові вісті КПІ: № 1 (2020)
Viktor P. Legeza, Oleksiy V. Atamaniuk, КРИВА СПУСКУ МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ ЗА НАЙМЕНШИЙ ЧАС ПО ТРАНСЦЕНДЕНТНІЙ ПОВЕРХНІ В ОДНОРІДНОМУ ВЕРТИКАЛЬНОМУ ГРАВІТАЦІЙНОМУ ПОЛІ , Наукові вісті КПІ: № 5-6 (2019)
Viktor P. Legeza, Oleksiy V. Atamaniuk, БРАХІСТОХРОННИЙ РУХ МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМУ ВЕКТОРНОМУ ПОЛІ РУХОМОЇ РІДИНИ , Наукові вісті КПІ: № 3 (2019)
Олексій Кущев, Олександр Терентьєв, Віктор Варченко, Тетяна Чевичелова, Руслан Костюнік, Олександр Уманський, МЕТОД ПІДВИЩЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ КОМПОЗИЦІЙНОГО ПЛАЗМОВОГО ПОКРИТТЯ НА ОСНОВІ НІКЕЛЬ-ГРАФІТУ ШЛЯХОМ ДОДАВАННЯ МІДНИХ СПЛАВІВ , Наукові вісті КПІ: Том 139 № 2 (2025)

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] M.S. Kenevisi et al. , “Microstructural evaluation and mechanical properties of the diffusion bonded Al/Ti alloys joint”, Mech. Mater. , vol. 54, pp. 69–75, 2013. doi: 10.1016/j.mechmat.2013.04.011

[2] Y. Wei et al. , “Formation process of the bonding joint in Ti/Al diffusion bonding”, Mater. Sci. Eng., A , vol. 480, no. 1-2, pp. 456–463, 2008. doi: 10.1016/j.msea.2007.07.027

[3] S. Kim et al. , “A novel method to fabricate reinforced Ti composites by infiltration of Al (Mg) into porous titanium”, J. Alloys Compd. , vol. 715, pp. 404–412, 2017. doi: 10.1016/j.jallcom.2017.05.014

[4] L. Qin et al. , “In-situ observation of crack initiation and propagation in Ti/Al composite laminates during tensile test”, J. Alloys Compd. , vol. 712, pp. 69–75, 2017. doi: 10.1016/j.jallcom.2017.04.063

[5] D.M. Fronczek et al. , “Structural properties of Ti/Al clads manufactured by explosive welding and annealing”, Mater. Des. , vol. 91, pp. 80–89, 2016. doi: 10.1016/j.matdes.2015.11.087

[6] H. Xia et al. , “Microstructure and mechanical properties of Ti/Al explosive cladding”, Mater. Des. , vol. 56, pp. 1014–1019, 2014. doi: 10.1016/j.matdes.2013.12.012

[7] I.A. Bataev et al. , “Structural and mechanical properties of metallic-intermetallic laminate composites produced by explosive welding and annealing”, Mater. Des. , vol. 35, pp. 225–234, 2012. doi: 10.1016/j.matdes.2011.09.030

[8] L.M. Gurevich et al. , “Properties of intermetallic interlayers in layered titanium-aluminum composites”, Izvestia VolgGTU , vol. 3, no. 11, pp. 35–40, 2009.

[9] J. Peng et al. , “On the interface and mechanical property of Ti/Al-6%Cu-0.5%Mg-0.4%Ag bimetal composite produced by cold-roll bonding and subsequent annealing treatment”, Mater. Lett. , vol. 74, pp. 89–92, 2012. doi: 10.1016/j.matlet.2012.01.052

[10] D. Yang et al. , “Ultraﬁne equiaxed-grain Ti/Al composite produced by accumulative roll bonding”, Scripta Mater. , vol. 62, no. 5, pp. 321–324, 2010. doi: 10.1016/j.scriptamat.2009.11.036

[11] M. Ma et al. , “Microstructure and mechanical properties of Al/Ti/Al laminated composites prepared by roll bonding”, Mater. Sci. Eng., A , vol. 636, pp. 301–310, 2015. doi: 10.1016/j.msea.2015.03.086

[12] M. Ma et al. , “Microstructure and mechanical properties of Ti/Al/Ti laminated composites prepared by hot rolling”, J. Mater. Eng. Perform. , vol. 26, no. 7, pp. 3569–3578, 2017. doi: 10.1007/s11665-017-2769-5

[13] S.K. Thakur et al. , “Microwave synthesis and characterization of metastable (Al/Ti) and hybrid (Al/Ti + SiC) composites”, Mater. Sci. Eng., A , vol. 452–453, pp. 61–69, 2007. doi: 10.1016/j.msea.2006.10.156

[14] A. Miriyev et al. , “Interface evolution and shear strength of Al/Ti bi-metals processed by a spark plasma sintering (SPS) apparatus”, J. Alloys Compd. , vol. 678, pp. 329–336, 2016. doi: 10.1016/j.jallcom.2016.03.137

[15] Y. Sun et al. , “Fabrication of multilayered Ti–Al intermetallics by spark plasma sintering”, J. Alloys Compd. , vol. 585, pp. 734–740, 2014. doi: 10.1016/j.jallcom.2013.09.215

[16] X.Y. Nie et al. , “An investigation on bonding mechanism and mechanical properties of Al/Ti compound materials prepared by insert moulding”, Mater. Des. , vol. 63, pp. 142–150, 2014. doi: 10.1016/j.matdes.2014.05.050

[17] O.S. Savelyeva et al. , “Features of intermetallic layers formation, according to different modes of titanium and aluminum smelting in an air media”, Sovremennyie Problemy Fizicheskogo Materialovedeniya , vol. 23, pp. 175–180, 2014.

[18] R. Khoshhal et al. , “Formation and growth of titanium aluminide layer at the surface of titanium sheets immersed in molten aluminum”, IJMSE , vol. 7, no. 1, pp. 24–31, 2010.

[19] E.G. Byba and P.I. Loboda, “The structure and properties formation of titanium-matrix composite depending on the method of sintering”, Science & Treatment of Metals , no. 4, pp. 37–42, 2014.

[20] U. Zwicker, Titanium and its Alloys . Мoscow, USSR: Metallurgiya, 1979.

[21] G.V. Samsonov, Handbook of the Physicochemical Properties of the Elements . Washington: Plenum Press, 1968.

[22] N. Takata et al. , “Compressive properties of porous Ti–Al alloys fabricated by reaction synthesis using a space holder powder”, Mater. Sci. Eng., A , vol. 697, pp. 66–70, 2017. doi: 10.1016/j.msea.2017.05.015

[23] M. Sujata et al. , “Microstructural features of TiAl 3 base compounds formed by reaction synthesis”, ISIJ Int. , vol. 36, no. 3, pp. 255–262, 1996. doi: 10.2355/isijinternational.36.255

[24] L. Xu et al. , “Growth of intermetallic layer in multi-laminated Ti/Al diffusion couples”, Mater. Sci. Eng., A , vol. 435, pp. 638–647, 2006. doi: 10.1016/j.msea.2006.07.077

[25] M. Sujata et al. , “On kinetics of TiAl 3 formation during reaction synthesis from solid Ti and liquid Al”, J. Mater. Sci. Lett. , vol. 20, no. 24, pp. 2207–2209, 2001. doi: 10.1023/A:1017985017778.