Cплави на основі алюмінідів титану TiAl – це новий клас матеріалів, що характеризується високою жароміцністю і жаростійкістю, стійкістю до окислення і горіння, високим модулем пружності, що в поєднанні з низькою питомою вагою робить їх перспективними в якості високотемпературних конструкційних матеріалів для аерокосмічної та автомобільної промисловості.

Формування структури на основі алюмінідів титану у вигляді композиту, що містить в алюмінідній матриці включення високомодульних і малопластичних тугоплавких твердих сполук, забезпечує їх підвищену стійкість до абразивного зношування. Композиційні матеріали на основі TiAl–TіB₂ володіють високим модулем пружності, низькою густиною, високою питомою міцності, ударною в’язкістю та ін. [1]. Наявність направленого ковалентного зв'язку між атомами титану та алюмінію обумовлює високотемпературні властивості цих матеріалів що й визначає їх широке застосування в аерокосмічній техніці [2]. Тому дослідження впливу кількості добавок тугоплавкої складової на формування структури та фізико-механічних властивостей спеченого композиту, обумовлює актуальність даної роботи.

Для отримання композиту TiAl-TіB₂ спершу було синтезовано алюмінід титану при температурі 1000 °С та часі витримки 3 години у вакуумній електропечі. Після подрібнення TiAl в планетарному млині, виокремлювалась фракція з середнім розміром частинок 25 мкм та готувались суміші з додаванням 2; 4; 6; та 8 мас. % ТіВ₂. Спікання попередньо сформованих пресовок проходило при температурі 1350 °С з часом витримки 5 хвилин в електронно-променевій установці “ЭЛА-6”. Морфологія та мікроструктура досліджувались скануючою електронною мікроскопією, фазовий склад контролювався рентгеноструктурним аналізом, також були виміряні механічні властивості випробуванням на твердість.

Структура отриманого композиту являє собою матрицю із алюмініду титана та включень TіB₂, та незначної кількості TіB (рис. 1), що підтверджується рентгеноструктурним і мікроскопічним аналізом. Зі збільшенням кількості армуючої складової спостерігається коагуляція частинок TiB₂, та збільшення пористості, від 2% для складу TiAl + 2%ТіВ₂, до 15% для складу TiAl + 8%ТіВ₂, що повязано зі зменшенням загального коефіцієнта дифузії.

а

б

в

г

Рисунок 1 - Мікроструктури пресовок з суміші ТіAl + а – 2%ТіВ₂, б – 4% TiВ₂, в – 6% TiВ₂, г – 8% TiВ₂ після електронно-променевого спікання

Збільшення кількості армуючої добавки сприяє зміцненню композиту, найвищу твердість має композит з вмістом 8 % бориду (HV 6,95 ГПа) твердість композитів 2 %TiВ₂, 4 %TiВ₂, 6 %TiВ₂ становить 5,7ГПа, 5,72 ГПа, 6,49 ГПа відповідно. Незважаючи на достатньо високі значення мікротвердості, даного часу спікання не повністю вистачає для отримання безпористої пресовки, особливо при вмісті армуючої фази 6 та 8%.