Сучасні нікелеві жароміцні сплави працюють, як правило, на межі своїх температурних можливостей, тому що робочі температури часто досягають 0,8-0,85 температури солідусу. Тому, найважливіше значення у підвищенні температурного рівня жароміцних сплавів, їх надійності та довговічності надається освоєнню нових технологічних процесів, таких як спрямована кристалізація, вирощування деталей в монокристалічному стані, використанні сплавів, що зміцнені дисперсними частками оксидів, використанні сплавів, що армовані тугоплавкими волокнами [1]. В даний час актуальним є пошук альтернативних матеріалів для виготовлення газових турбін, так як використання сплавів на нікелевій основі обмежено через низьку температуру плавлення відносно робочої температури.

На основі розглянутих сучасних матеріалів та технологій, вимог, що пред’являються до матеріалів лопаток газових турбін, великий інтерес становлять сплави системи MoSi₂–MoB₂. Вони працюють за температур вище 1300°C та мають високі фізичні та механічні властивості, а саме стійкість до окислення, тріщиностійкість та міцність на розрив [2].

Отже, метою роботи було вивчення структури, фазового складу та властивостей сплавів системи MoSi₂–MoB₂, отриманих в умовах безтигельної зонної плавки.

Як відомо, на мікромеханічні властивості сплавів впливають такі параметри, як хімічний склад, пористість, структура, напрямок розташування та кількість волокон, тому значення мікротвердості вивчалось в залежності від цих параметрів.

Встановлено, що мікроструктура евтектичного сплаву системи MoSi₂–MoB₂ представляє собою матрицю з дисиліциду молібдену, пронизану стрижневими включеннями боридів молібдену.

На основі металографічного та рентгенофазового аналізів встановлено, що зі збільшенням швидкості кристалізації від 2 до 4 мм/хв. мікромеханічні характеристики сплаву зростають в 1,5-2 рази, як у площині поперечного, так і в поздовжньому перерізі кристалу, що можна пояснити ефектом армування бездефектними монокристалічними волокнами з дибориду молібдену матричної фази з дисиліциду молібдену.

а

б

Рис.1. Мікроструктура поздовжнього перетину евтектичного сплаву 82MoSi₂ – 18MoB₂ – 1%(мас.) Si системи MoSi₂-MoB₂ швидкість кристалізації 2 мм/хв (а) і 4мм/хв (б)

Встановлено, що досліджувані сплави мають на порядки нижчу швидкість високотемпературної повзучості в порівнянні з полікристалічними матеріалами аналогічного хімічного складу, оскільки під час спрямованої кристалізації між матрицею і волокнами формується, близька до когерентної границя розподілу, що забезпечує підвищення термічної стабільності мікроструктури та властивостей матеріалу. У роботі показана можливість формування спрямовано закристалізованих сплавів системи МоSi₂-МоВ₂ шляхом спрямованої кристалізації, які здатні працювати в умовах високих температур в газотурбінних двигунах.