Спосіб одержання виробів із гомогенних 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 [1], включающий смешивание элементарных порошков, прессование при давлении не менее 0,2 · 10 Па и температуре 400-550°С, дегазацию смеси и деформацию (скорость 8,3 см/мин) при температуре 440-550 С и нагрев под давлением не менее 20 МПа до температур 1000-1400°С для получения интерметаллического соединения. Несмотря на применение многооперационных технологических этапов, способом [1J не удалось получить гомогенного соединения TI-AI, что является существенным недостатком данного способа, ухудшая механические свойства изделия. В основу изобретения поставлена задача создания способа получения изделий из гомогенных алюминидов титана Ті3АІ и ТІАІ. Данная техническая задача решается тем, что в известном способе исходные порошки смешивают, прессуют при комнатной температуре в заготовку и нагревают в, вакууме, причем порошки алюминия в количестве 14-41 мас.% и гидрида титана (86-59мас.%) смешивают и одновременно размалывают в течение 3-5 ч в среде аргона, засыпают в форму, прессуют в заготовку при комнатной температуре и давлении более 4 · 108Па и нагревают в вакууме 1,33*108 Па со скоростью 0,7-0,8 °С/с до 890-910°С, выдерживая при данной температуре в течение 7-24 ч. Использование вместо порошка титана порошка гидрида титана, благодаря его хрупкости, обеспечивает введение при размоле большой плотности дефектов и образование высокодисперсной смеси гидрида титана и алюминия, что способствует ускорению диффузионных процессов при образовании интерметаллидов. Использование при размоле среды аргона предотвращает окисление шихты. Прессование полученной шихты при комнатной температуре и давлении более 4 * 108 Па обеспечивает получение изделия из малопористого материала. Нагрев заготовки в вакууме до 890-910°С со скоростью 0,7-0,8°С/с и выдержка в течение 7*24 ч обеспечивают распад гидрида, дегазацию, в том числе удаление водорода, и синтез интерметаллида. После проведения вышеописанных операций получают изделие из интерметаллида, соответствующего исходному составу шихты (Ті3АІ или ТІАІ). Результаты рентгенофазового анализа и электронномикроскопические исследования, проведенные на микроанализаторе "Суперпроб 733", подтвердили получение однофазных состояний с незначительными микронеоднородностями по химическому составу. При реализации способа за пределами заявляемых технологических параметров обнаружено следующее. При размоле исходной смеси менее 3 ч не достигаются необходимые плотность дефектов и дисперсность порошков, что приводит к увеличению времени образования интерметаллида, при размоле более 5 ч происходит загрязнение исходной смеси. Прессование при давлении менее 4 · 10 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. Получение соединений Ті3АІ и ТІАІ и изделий из них по заявляемому способу можно продемонстрировать на следующих примерах. Πример 1. Исходные порошки гидрида титана и алюминия в количествах 86 и 14 вес.% соответственно, смешивают и размалывают в течение 5 ч в аргоне. Полученную шихту прессуют в заготовку необходимой формы при давлении 6 * 108Па, нагревают со скоростью 0,8°С/с до 900 ± 10°С в вакууме 1,33 · 10-3 Па и выдерживают в течение 8 ч. В результате получают изделие, не требующее последующей обработки, состоящее, по данным рентгеновского и микроэлектронного анализов, из однофазного соединения Ті3АІ. Рентгенограмма и фотография микрошлифа полученного интерметаллида приведены на рис.1 и 2 соответственно. 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 · 108 Па, нагревают в вакууме 1,33 · 10'3 Па до 900 ± 10°С со скоростью 0,8°С/с и выдерживают при этой температуре в течение 7 ч. По данным рентгеновского (рис.3) и микроэлектронного (рис.4) анализов, полученное изделие состоит из соединения ТІАІ. Предложенный способ найдет широкое применение о авиационной, космической и химической отраслях промышленности, и может быть использован как в лабораторных, так и в промышленных условиях.