Спосіб одержання виробів із алюмінідів титану

Изобретение относится к получению неорганических соединений, в частности, легких конструкционных и теплостойких материалов на основе алюминидов титана, которые могут найти применение в авиационной, космической и химической отраслях промышленности. Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления заготовок из алюминидов титана, включающий смешивание порошков титана и алюминия, прессование при комнатной температуре, дегазацию смеси при температуре 550°С и давлении 10"1 мм рт.ст., нагрев до 550-650°С для начала реакции образования интерметаллида и последующую деформацию (скорость 2 м/мин) при температуре 450°С для получения интерметаллического соединения. Несмотря на применение многооперационных и длительных технологических этапов, не удалось получить гомогенного соединения Ti-Al, что является существенным недостатком данного способа, ухудшая механические свойства изделия. В основу изобретения поставлена задача создания способа получения изделий из алюминидов титана Ті3АІ и TiAI. Данная техническая задача решается тем, что в известном способе исходные порошки смешивают, прессуют при комнатной температуре в заготовку, нагревают в вакууме и деформируют, причем порошки гидрида титана в количестве 59-86 мас.% и алюминия (41-14 мас.%) смешивают и одновременно размалывают в течение 3-5 ч в среде аргона, засыпают в форму, прессуют в заготовку при давлении более 4 · 10 Па, нагревают в вакууме 10"5 мм рт.ст. со скоростью 0,7-0,8 °С/с до 890-910°С, и при этой температуре заготовку пластически деформируют со скоростью 3-5 · 10-4 с-1 (0,09-0,11 мм/мин). Использование вместо порошка титана порошка гидрида титана, благодаря его хрупкости, обеспечивает введение при размоле большой плотности дефектов и образование при размоле высокодисперсной смеси гидрида титана и алюминия, что способствует ускорению диффузионных процессов при образовании интерметаллидов. Использование при размоле среды аргона защищает шихту от окисления. Прессование полученной шихты при комнатной температуре и давлении более 4 · 10 Па обеспечивает получение малопористой заготовки. Нагрев заготовки в вакууме со скоростью 0,7-0,8 °С/с до 890-910°С обеспечивает распад гидрида и дегазацию, а деформация при данной температуре значительно ускоряет процесс синтеза и обеспечивает получение алюминида титана. После проведения выше описанных операций получают однофазную заготовку, состоящую, в зависимости от исходного состава шихты, из интерметаллида Ті3АІ или TiAl. При реализации способа за пределами технологических параметров обнаружено следующее: При размоле исходной смеси менее 3 ч не достигаются необходимые плотность дефектов и дисперсность порошков, что затрудняет образование интерметаллида при последующей деформации, при размоле более 5 часов происходит загрязнение исходной смеси. Прессование при давлении менее 4*108 Па приводит к получению пористого продукта. При нагреве заготовки со скоростью более 0,8 °С/с не успевает завершиться распад гидрида, а при скорости менее 0,7 °С/с происходит недопустимое уменьшение плотности дефектов. Нагрев до температуры ниже указанной не обеспечивает необходимой скорости диффузии, определяющей образование интерметаллидов. Деформация со скоростями менее 3 · 10-4 с-1 не оказывает заметного влияния на ускорение процесса, а при скоростях более 5 · 10-4 с-1 образец разрушается в процессе деформации. Получение соединений ТізАІ и ТІАІ и изделий из них по предлагаемому способу можно продемонстрировать на следующих примерах. Пример 1. Исходные порошки гидрида титана и алюминия в количествах 86 и 14 вес.% соответственно смешивают и размалывают в течение 5 ч, применяя для защиты от окисления аргон. Полученную высокодисперсную шихту прессуют в заготовку требуемой формы при давлении 6 * 108 Па и нагревают до 900±10°С со скоростью 0,8°С/с, после чего деформируют ее со скоростью 4 · 10-4 с-1. В результате получают изделие, не требующее дальнейшей обработки, по данным рентгеновского (рис. 1) и микроэлектронного (рис.2) фазового анализа состоящее из однофазного соединения Ті3АІ. Пример 2, Исходные порошки гидрида титана и алюминия в количествах 65 и 35 вес.% соответственно смешивают и размалывают в течение 3 часов в аргоне, прессуют полученную шихту в заготовку требуемой формы при давлении 4 * 10 8 Па, нагревают в вакууме до 900 ± 10°С, и деформируют при этой температуре со скоростью 4-10 -4 с-1. В результате получаем изделие, не требующее дальнейшей обработки. По данным рентгеновского анализа, полученная заготовка состоит из соединения TiAl (рис.3). Микрофотография шлифа приведена на рис.4. Предложенный способ может найти широкое применение в авиационной, космической и химической отраслях промышленности и может быть использован как в промышленных, так и в лабораторных условиях.