Возможности использования порошков системы Ti–B–Fe для получения твердых сплавов с повышенными механическими характеристиками | Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2025. № 96. DOI: 10.17223/19988621/96/6

Возможности использования порошков системы Ti–B–Fe для получения твердых сплавов с повышенными механическими характеристиками

Разработан способ получения композиционного порошка TiB2-Fe с высокими эксплуатационными характеристиками. Найдены оптимальные режимы проведения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, измельчения продуктов синтеза и последующего спекания. Изучены температурные характеристики синтеза и микроструктуры продуктов. Проведены механические испытания полученных материалов, определены высокие характеристики прочности (HRA 8385, Оизг = 1 200 МПа) и износостойкости на уровне ВК-15. Показана возможность их применения в лесообрабатывающей промышленности.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 1

Ключевые слова

самораспространяющийся высокотемпературный синтез, спекание, диборид титана, структура, механические свойства, композитный материал, система Ti-B-Fe, твердость, прочностные характеристики

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Лепакова Oльга Kлавдиевна	Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук	кандидат технических наук, научный сотрудник отдела структурной макрокинетики	klavdievna.k@yandex.ru
Шкода Oльга Александровна	Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук	кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела структурной макрокинетики	O.Shkoda@dsm.tsc.ru

Всего: 2

Ссылки

Серебрякова Т.И., Неронов В.А., Пешев П.Д. Высокотемпературные бориды. М.: Металлургия, 1991. 367 с.

Свойства, получение и применение тугоплавких соединений / под ред. Т.Я. Косолаповой. М.: Металлургия, 1986. 928 с.

Baumgartner H.R., Steiger R.A. Sintering and properties of titanium diboride made from powder synthesized in a plasma-arc heater // J. Amer. Ceram. Soc. 1984. V. 67 (3). P. 207-212.

Bellosi A., Craziani T., Guicciard S., Tampieri A. Characteristics of TiB2 ceramic // Brit. Ceram. Proc. 1992. № 49. P. 163-174.

Khoa H.X., Tuan N.Q., Lee Y.H., Lee B.H., Vieta N.H., Kim J.S. Fabrication of Fe-TiB2 Com posite Powder by High-Energy Milling and Subsequent Reaction Synthesis // J. Kor. Powd. Met. Inst. 2013. V. 20 (3). P. 221-227. doi: 10.4150/KPMI.2013.20.3.221.

Lepakova O.K., Terekhova O.G., Kostikova V.A., Kitler V.D. Cermet formation during mechanical activation of TiB2-Fe SHS Powder in Benzine // Chemistry for Sustainable Development. 2004. № 4. P. 443-446.

Kubodera S. Titanium diboride for high-wear resistance parts // Nippon Kokan Tech. Rept. 1987. № 50. Р. 83-84.

Пат. 60-103148 Япония. Прочные сверхтвердые материалы класса боридов / Takabacu. Опубл. 1985.

Пат. 497954 Япония. Способ изготовления спеченного материала на основе борида ти тана / Хиденобу, Мураяма Тосиюки. Опубл. 30.3.1992.

Панасюк А.Д. Физико-химические основы формирования композиционных материалов на основе тугоплавких боридов // Бориды и материалы на их основе. Киев: ИПМ, 1986. С. 22-29.

Композиционные материалы: справочник / под ред. Д.М. Карпиноса. Киев: Наукова думка, 1985. 592 с.

Борисова А.Л. Совместимость тугоплавких соединений с металлами и графитом. Киев: Наукова думка, 1985. 247с.

Yujiao Ke, Kazuhiro Matsugi, Zhefeng Xu, Yu He, Yongbum Choi, Mingzhi Wang, Jinku Yu. Synthesis of 30 vol% TiB2 Containing Fe5Ti Matrix Composites with High Thermal Conductivity and Hardness // Materials Transactions. 2019. V. 60 (12). P. 2516-2524. doi: 10.2320/ matertrans.MT-M2019168.

Киффер Р., Бенезовский Ф. Твердые материалы. М.: Металлургия, 1968. 384 с.

Brewer L., Sawyer D., Tempenton D. A Study of the Refractory Borides // J. Amer. Ceram. Soc. 2006. V. 34 (6). P. 173-179. doi: 10.1111/j.1151-2916.1951.tb11631.x.

Blumenthal H. Production of transition metal diborides and their solid solutions from metal oxides and boran oxide // Powder Metallurgy Bull. 1956. V. 7 (3). Р. 79-81.

Самсонов Г.В. К вопросу о прохождении реакции восстановления двуокиси титана углеродом через стадии низших окислов // Журнал прикладной химии. 1955. Т. 28. С. 919-921.

Tennery V.J., Finch C.B., Yust C.S., Clark G.M. Structure-property correlations for TiB2-based ceramics densified using active liguid metals // Sci. Hard Mater. Proc.Int. Conf., 23-28 Aug., 1981. New York; London: 1983. P. 891-909. doi: 10.1007/978-1-4684-4319-6_49.

Meyer R., Pastor H. Etude du fritfageet de la compression a chaud des diborures de titane et de zirconium avec addition de metaux de transition et de guelguesproprietes des alliagesobtenus // Planseeberichte fur Pulvermetallurgie. 1969. Bd. 17 (2). Р. 111 -122.

Функе В.Ф., Юдковский С.И., Самсонов Г.В. Сплавы системы В, Ti, Fe // Журнал прикладной химии. 1961. Т. 34, № 5. С. 1013-1020.

Искольдский И.И., Богородская Л.П. О возможности получения металлокерамических твердых сплавов на основе боридов хрома, титана и вольфрама // Журнал прикладной химии. 1957. Т. 30, № 2. С. 177-185.

Khanra A.K., Godkhindi M.M., Pathak L.C. Sintering behaviour of ultra-fine titanium diboride powder prepared by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) technique // Materials Science and Engineering A. 2007. Т. 454-455. С. 281-287. doi: 10.1016/j.msea. 2006.11.083.

Кислый П.С., Кузнецова М.А. Спекание тугоплавких соединений. Киев: Наукова думка, 1980. 167 с.

Kovalev D.Yu., Bolotskaya A.V., Mikheev M.V. Self-propagationg high-temperature synthesis in the Ti-B-Fe system with AlN additions // Inorganic Materials. 2022. V. 58 (9). Р. 922-930. doi: 10.1134/S0020168522080052.

Лепакова О.К., Расколенко Л.Г., Афанасьев Н.И., Китлер В.Д. Синтез, фазовый состав и структура твердых сплавов на основе диборида титана // Физика и химия обработки материалов. 2012. № 1. С. 54-58.

Лепакова О.К., Голобоков Н.Н., Китлер В.Д., Радишевская Н.И., Афанасьев Н.И. Влияние механической активации и добавок кремния на структуру и свойства материалов, спеченных из СВС-композиционного порошка TiB2-Fe // Физика и химия обработки материалов. 2011. № 1. С. 71-76.

Yuchao Song, Shucheng Dong, Oleksandr Stasiuk, Dmytro Savvakin, Orest Ivasishin. Synthesis of Ti/TiB Composites via Hydrogen-Assisted Blended Elemental Powder Metallurgy // Frontiers in Materials. 2020. V. 7. doi: 10.3389/fmats.2020.572005.

Yangyang Sun, Hui Chang, Zhigang Fang, Yuecheng Dong, Zhenhua Dan, Yanhua Guo, Lian Zhou. Study on Microstructure and Mechanical Properties of Low Cost Ti-Fe-B Alloy // MATEC Web of Conferences “The 14th World Conference on Titanium”. 2020. V. 321. Art. 11029. doi: 10.1051/matecconf/20203211102929.

Huang F., Fu Z., Yan A., Wang W. et al. Experimental evidence of structural evolution for TiB2 microcrystal under externally high stresses // Powder Technol. 2010. V. 1-2. P. 83-86. doi: 10.1016/j.powtec.2009.08.023.

Zhou D., Liu Y., Shen B., Zhao X. et al. Structural prediction of ultrahard semi-titanium boride (Ti2B) using the frozen-phonon method // Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 18 (11). P. 79277931. doi: 10.1039/C6CP00758A.

Gai L., Ziemnicka-Sylwester M. The TiB2-based Fe-matrix composites fabricated using elemental powders in one step process by means of SHS combined with pseudo-HIP // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. 2014. V. 45. P. 141 -146. doi: 10.1016/j.ijrmhm.2014.04.008.

Tian J.Z., Zhao Y.H., Wang B., Hou H., Zhang Y.M. The structural, mechanical and thermodynamic properties of Ti-B compounds under the influence of temperature and pressure: first-principles study // Mater. Chem. Phys. 2018. V. 209. P. 200-207. doi: 10.1016/j.matchem-phys.2018.01.067.

Lepakova O.K., Raskolenko L.G., Maksimov Y.M. Self-propagating high-temperature synthesis of composite material TiB2-Fe // J Mater Sci. 2004. V. 39 (11). P. 3723-3732. doi: 10.1023/ B:JMSC.0000030726.29507.2b.

Manish Patel, Vajinder Singh, Deepak Kumar. Effect of particle size and sintering additive on densification and mechanical properties of titanium diboride (TIB2) ceramic // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2023. V. 117. Art. 106380. doi: 10.1016/ j.ijrmhm.2023.106380.

Lepakova O.K., Raskolenko L.G., Maksimov Y.M. The mechanism of phase and structure formation of the Ti-B-Fe system in a combustion wave // Combust Explos Shock Waves. 2000. V. 36. P. 575-581. doi: 10.1007/BF02699520.

Расколенко Л.Г., Лепакова О.К., Максимов Ю.М. Спекание композиционных частиц на основе диборида титана, полученных методом СВС // Самораспространяющийся высокотемпературный синтез: сб. ст. / под ред. Ю.М. Максимова. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1991. С. 110-116.