Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия:

А. Н. Сучков, доцент, канд. техн. наук

Е. А. Баздникина, инженер, эл. почта: eabazdnikina@mail.ru

В. Н. Казакова, инженер

+Б. А. Калин (1935–2021)

Институт металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАН, Москва, Россия:

А. В. Самохин, ведущий научный сотрудник, канд. техн. наук

В работе принимали участие: О. Н. Севрюков, доцент, канд. техн. наук; П. В. Морохов, ведущий инженер; П. С. Джумаев, доцент, канд. техн. наук; И. В. Козлов, инженер; В. В. Михальчик, старший преподаватель, канд. техн. наук; Д. С. Горбунов, старший лаборант (Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»); А. А. Фадеев, научный сотрудник; И. Д. Завертяев, младший научный сотрудник (Институт металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАН).

Представлен способ получения околоэвтектических сплавов на основе Ti и Zr в виде порошков с высокой степенью сферичности частиц и узким их распределением по размерам. Путем плазменной сфероидизации осколочных порошков, полученных размолом аморфных термо обработанных быстрозакаленных лент, изготовлен порошок сплава Zr₃₅Ti₃₀Be_27,5Сu_7,5 со сферичностью частиц более 97 % и фракционным составом 63–100 мкм. Показано, что конечное состояние сферических частиц имеет рентгеноаморфную структуру, о чем свидетельствует характерное для аморфных материалов широкое гало с рассеянной интенсивностью. Распределение химических элементов по сечению частиц является равномерным. Объемные образцы изготавливали методом искрового плазменного спекания с варьированием параметров: температуры и времени выдержки. Исследована микроструктура и определена микротвердость объемных заготовок, проведен их рентгенофазовый анализ. Установлено, что образцы обладают рентгеноаморфной структурой при искровом плазменном спекании в интервале температур 320–340 ^oC. Однако при 320–325 ^oC получаемые заготовки имеют высокую внутреннюю пористость, которая не устраняется путем повышения давления. Наибольшее уплотнение достигается при температурах 335–340 ^oC. Путем изменения времени выдержки определен наилучший режим для получения объемных аморфных сплавов: спекание при температуре 340 ^oC, давлении 50 МПа, выдержка 15 мин с последующим охлаждением со скоростью 80 ^oC/мин. В образцах, изготовленных при таких условиях, отсутствует видимая пористость, а микротвердость наиболее близка к значению для литого.

1. Gabor C., Cristea D., Velicu I.-L. Ti–Zr–Si–Nb nanocrystalline alloys and metallic glasses: assessment on the structure, thermal stability, corrosion and mechanical properties // Materials Basel. 2019. Vol. 12. P. 1551–1560.
2. Lashgari H. R., Ferry M., Li S. Additive manufacturing of bulk metallic glasses: Fundamental principle, current/future developments and applications // Journal of Materials Science & Technology. 2022. Vol. 119. P. 131–149.
3. Schroers J., Kumar G., Hodges T. M., Chan S. et al. Bulk metallic glasses for biomedical applications // Biomedical Materials and Devices. 2009. Vol. 61, Iss. 9. P. 21–29.
4. Axinte E. Metallic glasses from “alchemy” to pure science: Present and future of design, processing and applications of glassy metals // Materials and Design. 2012. Vol. 35. P. 518–556.
5. Su S., Lu Y. Laser directed energy deposition of Zr-based bulk metallic glass composite with tensile strength // Mater. Lett. 2019. Vol. 247. P. 79–81.
6. Soares-Barreto E., Frey M., Wegner J., Jose A. et al. Properties of gas-atomized Cu – Ti-based metallic glass powders for additive manufacturing // Materials and Design. 2022. Vol. 215. P. 1–11.
7. Баздникина Е. А., Сучков А. Н., Севрюков О. Н., Самохин А. В. и др. Сравнительное исследование сферических порошков припоев ВПр27 и ВПр50, полученных методами газовой атомизации и плазменной сфероидизации быстрозакаленных частиц осколочного типа // Технология машиностроения. 2022. Вып. 4. С. 12–20.
8. Каченюк М. Н., Сметкин А. А. Эволюция структуры композиционных частиц при механоактивации порошковых смесей на основе титана, карбида кремния и углерода // Современные проблемы науки и образования. 2014. Вып. 6. С. 111–117.
9. Samokhin A. V., Alekseev N. V., Fadeev A. A. et al. Spheroidization of Fe-based powders in plasma jet of DC arc plasma torch and application of these powders in selective laser melting // Inorganic Materials: Applied Research. 2020. P. 579–585.
10. Самохин А. В., Фадеев А. А., Алексеев Н. В. и др. Сфероидизация порошков на основе железа в потоке плазмы электродугового плазмотрона и их применение в селективном лазерном плавлении // Физика и химия обработки материалов. 2019. № 4. С. 12–20.
11. Самохин А., Цветков Ю., Алексеев Н. и др. Плазменная сфероидизация микропорошков жаропрочного сплава на основе моноалюминида никеля // Доклады Академии наук. 2018. Т. 483. № 4. С. 403–408.
12. ASTM B822-10. Standard test method for particle size distribution of metal powders and related compounds by light scattering. 2010. — 4 p.
13. ГОСТ 19440–94. Порошки металлические. Определение насыпной плотности. — Введ. 01.01.1997.
14. ГОСТ 20899–98 (ИСО 4490–78). Порошки металлические. Определение текучести с помощью калиброванной воронки (прибора Холла). — Введ. 01.07.2001.