Kompozyty Ti3Al-TiB2

• Autorzy: Kostecki M. , Biesiada K. , Olszyna A.

Warianty tytułu

EN

Ti3Al-TiB2 composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki modyfikacji fazy Ti3Al w celu poprawy odporności na pękanie oraz odporności na utlenianie w wysokich temperaturach, poprzez wprowadzenie do osnowy cząstek ceramicznych dwuborku tytanu (TiB2). Technologia otrzymania kompozytów Ti3Al-TiB2 składa się z operacji: mieszania proszków wyjściowych, suszenia T = 90°C, granulowania, prasowania jednoosiowego p = 20 MPa, dogęszczania izostatycznego p = 120 MPa oraz spiekania próbek pod ciśnieniem p = 35 MPa w T = 1673 K, 1 h. Określono właściwości fizyczne wytwatrzanych kompozytów Ti3Al+40%TiB2: gęstość, porowatość i nasiąkliwość metodą hydrostatyczną (rys. rys. 3 i 4). Wykonano jakościową analizę fazową kompozytu Ti3Al+40%wag.TiB2 (rys. 8). W wyniku spiekania pod ciśnieniem proszków Ti3jAl+x%TiB2 (x = O, 10, 20, 30, 40% wag.) otrzymano materiał o dużej twardości - 920 HV10 i wysokim współczynniku intensywności naprężeń K(Ic) = 97 MPa m1/2 (rys. 5). Badania kinetyki utleniania przeprowadzono w temperaturze 1173 K w atmosferze powietrza. Krzywe kinetyki utleniania (rys. 9) dla wszystkich badanych kompozytów mają charakter paraboliczny. Wartość stałej szybkości utleniania Kp dla Ti3Al wynosi 3,2 10(-3) mg2/cm4s, natomiast dla kompozytu TijAl+40%TiB2. 5 10(-4) mg2/cm4s. Obecność twardej fazy TiB2 spowodowała znaczny wzrost właściwości wytrzymałościowych kompozytów Ti3Al+x%TiB2. Mechanizm odpowiedzialny za obserwowane wzmocnienie w badanych kompozytach jest związany z wyhamowaniem i odchylaniem pęknięć na cząstkach fazy ceramicznej TiB2. Natomiast poprawa odporności na utlenianie kompozytu o zawartości 40% TiB2 wynika prawdopodobnie z obecności zwartej zgorzeliny, chroniącej podłoże przed szybkim utlenieniem.

EN

The study is concerned with improving the propertics of Ti3Al, in the first place the fracture toughness and resistance to oxidation at high temperatures, by introducing ceramic particles of titanium diboride (TiB2) into its matrix. The technology of the Ti3Al-TiB2 composites involves the following operations: mixing the starting powders, drying the mixture at T = 90°C, granulating, uniaxial pressing at p = 20 MPa, isostatic consolidation at p = 120 MPa, and sintering the samples at T = 1673 K under the pressure p = 35 MPa. The physical properties of the sintered composites, such as the density, porosity, and absorptiveness (determined by the hydrostatic method) were examined (Figs. 3, 4). A qualitative phase analysis of the Ti3Al+40wt.%TiB2 composite has shown that it contains the Ti3Al and TiB2 phases (Fig. 8). After sintering, the Ti3Al+x%TiB2 (x = 0,10,20, 30,40 wt.%) composite shows a high hardness of 920 HV10 and a high stress intensity factor K(Ic) = 97 MPa m1/2 (value obtained for the Ti3Al+40wt.%TiB2 composite). The oxidation kinetics of the composites was examined at a temperature of 1173 K in an air atmosphere. The oxidation kinetics curves are shown in Figure 9. We can see that, in all the sintered samples examined, the curves have the parabolic character. The value of the parabolic oxidation rate constant Kp is equal to 3.2 10(-3) mg2/cm4s in the Ti3Al samples and 5 o 10(-4) mg2/cm4s in the Ti3Al+40%TiB2 samples. The increased strength of the Ti3Al+x%TiB2 composites can be attributed to the presence of the TiB2 ceramic grains. The hardening occurs as a result of the cracks formed in the ceramic phase particles being deflected and bridged. The increased resistance against oxidation observed in the composite added with 40% of TiB2 is probably due to the formation of a solid scale, which protects the substratc against rapid corrosion.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; faza międzymetaliczna; ceramika; żaroodporność; kruche pękanie; odporność

EN

composite; ceramic composite; intermetallic phase; fracture toughness; heat resistance

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 4, nr 10
• Strony: 221--226
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Kostecki M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Biesiada K.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Olszyna A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

Bibliografia

• [1] Bystrzycki J., Varin R.A., Bojar Z., Postęp w badaniach stopów na bazie uporządkowanych faz międzymetalicznych z udziałem aluminium, Inżynieria Materiałowa 1996, 5, 137-148.
• [2] Varin R.A., Structural and functional intermetallics - an overview, Inżynieria Materiałowa 2001, 1, 11-17.
• [3] Ward-Close C.M., Minor R., Doorbar P.J., Intermetallicmatrix composites - a review, Intermetallics 1996, 4, 217- 229.
• [4] Mroz C., Advanced Refractory Technologies Inc, American Ceramic Society Bulletin 1995, 74, 6, 164-165.
• [5] Biesiada K., Olszyna A., Kompozyty Ti3Al - ZrO2, Kompozyty (Composity) 2003, 3, 7, 182-186.
• [6] Blicharski M., Wstęp do inżynierii materiałowej, WNT, Warszawa 2001, 394.