Вплив гарячого штампування на структуру та властивості порошкових еквіатомних сплавів на основі системи Ti-Cr-Fe-Ni

G. A. Bagliuk; M. V. Marich; S. F. Kirilyuk

doi:10.37142/2076-2151/2020-1(50)187

G. A. Bagliuk Інститут проблем матеріалознавства імені І. М. Францевича Національної академії наук України (ІПМ ім. І. М. Францевича НАНУ), м. Київ https://orcid.org/0000-0003-4840-3346
M. V. Marich Інститут проблем матеріалознавства імені І. М. Францевича Національної академії наук України (ІПМ ім. І. М. Францевича НАНУ), м. Київ https://orcid.org/0000-0003-3560-8238
S. F. Kirilyuk Інститут проблем матеріалознавства імені І. М. Францевича Національної академії наук України (ІПМ ім. І. М. Францевича НАНУ), м. Київ https://orcid.org/0000-0002-3075-7720

DOI: https://doi.org/10.37142/2076-2151/2020-1(50)187

Ключові слова: порошок, високоентропійний сплав, спікання, гаряче штампування, фазовий склад, мікроструктура, карбід, твердість, міцність.

Анотація

Баглюк Г. А., Марич М. В., Кирилюк С. Ф. Вплив гарячого штампування на структуру та властивості порошкових еквіатомних сплавів на основі системи Ti-Cr-Fe-Ni. Oбробка матеріалів тиском. 2020. № 1 (50). С. 187-197.

Представлені результати дослідження структури, фазового складу і властивостей еквіатомних сплавів на основі системи Ti-Cr-Fe-Ni, отриманих спіканням або гарячим штампуванням пресовок з вихідних порошкових сумішей. В якості вихідних складових шихти використовували порошки Ti, Cr, Ni, Fe, Cu і графіту, з яких формували три склади порошкових сумішей в еквіатомному співвідношенні: TiCrFeNiCu, TiCrFeNiCuС і TiCrFeNiC. Пресовки із порошкових сумішей трьох складів спікали при 1200 ⁰С або штампували при 1100 ⁰С в напівзакритому штампі на дугостаторному пресі. Гарячештамповані зразки піддавали наступному відпалу при 1200÷1300 ⁰С. В процесі спікання безвуглецевого сплаву системи TiCrFeNiCu утворюються дві фази твердого розчину: зі структурою матричної ГЦК і відносно великих включень (з розміром зерен до 20 мкм) ОЦК фази. Введення до складу шихти вуглецю призвело до утворення в складі сплаву додаткових фаз - карбіду титану TiC та карбіду хрому Cr₃C₂. Показано суттєвий вплив гарячого штампування на структуру та властивості сплавів. На відміну від спечених сплавів, структура зразків після гарячого штампування, а також подальшого відпалу при 1200 та 1250 ⁰С характеризуються наявністю специфічної шаруватої структури. Після відпалу при 1300 ⁰С відбувається сфероідізація матричної фази, яка складається переважно з округлих (еліпсоїдних) зерен розміром 10÷30 мкм. Найбільшими значеннями твердості (HRC 62) і міцності на стиск (2240 МПа) відзначається сплав TiCrFeNiC, отриманий гарячим штампуванням.

Біографії авторів

G. A. Bagliuk, Інститут проблем матеріалознавства імені І. М. Францевича Національної академії наук України (ІПМ ім. І. М. Францевича НАНУ), м. Київ

д-р техн. наук, професор, заст. директора

M. V. Marich, Інститут проблем матеріалознавства імені І. М. Францевича Національної академії наук України (ІПМ ім. І. М. Францевича НАНУ), м. Київ

мол. наук. співроб.

S. F. Kirilyuk, Інститут проблем матеріалознавства імені І. М. Францевича Національної академії наук України (ІПМ ім. І. М. Францевича НАНУ), м. Київ

мол. наук. співробітник

Посилання

Ranganathan S. Alloyed pleasures: Multimetallic coctails. Current Science. 2003. 85. 10, pp. 1404–1406.

Yeh J.W. High–Entropy Alloys – A New Era of Exploitation. Materials Science Forum. 2007. 560, pp. 1-9.

Yeh J.W. Recent progress in high-entropy alloys. Ann. Chim. Sci. Mat. 2006. 31, pp. 633–648.

Dreval L.A., Agraval P.G., Turchanin M.A. High-entropy alloys as materials having a set of basic elements in the base. Herald of the DSEA. Kramatorsk: DSEA. 2014. 1 (32), pp. 58–64. (in Russian).

Firstov S.A., Gorban V.F., Krapivka N.A. and other Mechanical properties of multicomponent titanium alloy. Strength problems. 2010. 5, pp. 178–189. (in Russian).

Firstov S.A., Gorban V.F., Krapivka N.A. and other Mechanical properties of cast multicomponent alloys at high temperatures. Modern problems of physical materials science. 2008. 17, pp. 126–139. (in Russian).

Chuang M.H. Tsai M.H., Wang W.R., Lin S.J., Yeh J.W. Microstructure and wear behavior of AlxCo1.5CrFeNi1.5Tiy high–entropy alloys. Acta Mater. 2011. 59, pp. 6308–6317.

Liu Z., Guo S., Liu X., et al. Micromechanical characterization of casting-induced inhomogeneity in an Al0.8CoCrCuFeNi high-entropy alloy. Scripta Materialia. 2011. 64, pp. 868–871.

Fan Y.H., Zhang Y.P., Guan H.G., Suo H.M., He L. AlNiCrFexMo0.2CoCu High Entropy Alloys Prepared by Powder Metallurgy. Rare Metal Materials and Engineering. 2013. 42, 6, pp. 1127–1129.

Qiu X.W. Microstructure and properties of AlCrFeNiCoCu high entropy alloy prepared by powder metallurgy. Journal of Alloys and Compounds. 2013. 555, pp. 246–249.

Dorofeev Yu.G., Gasanov B.G., Dorofeev V.Yu., et al. Industrial technology of hot pressing of powder products. Moscow: Metallurgy. 1990. 206 p. (in Russian).

Hendrickson A. A., Machmeier P. M., Smith D. W. Impact forging of sintered steel preforms. Powder Metallurgy. 2000. 43. 4, pp. 327–344.

Bagliuk G.A. Influence of deformation parameters on the structure and properties of hot-stamped powder materials. Materials Working by Pressure. Kramatorsk: DSEA. 2011. 1 (26), pp. 139–145. (in Russian).

Dorofeev V. Yu., Egorov S.N. Interparticle splicing in the formation of powder hot-deformed materials. Moscow: Metallurgizdat, 2003. 152 p. (in Russian).

Pavlov VA, Nosenko MI Influence of hot deformation on the formation of structure and properties of powder metals. Powder metallurgy. 1988. 2, pp. 16–20. (in Russian).

Bagliuk G.A., Bezymyanny Yu.G., Stasyuk A.A., et. al. Influence of hot forging on elastic properties and the nature of anisotropy of powder metal-matrix composites. Powder Metallurgy: Surface Engineering. New powder composite materials. Welding: Sat. report 11th international symposium. Minsk. April 10-12 2019, pp. 409-424. (in Russian).