Max-Phases in the Titanium-Based and Aluminum-Based Alloys

Abstract

1 Институт сильноточной электроники СО РАН (г. Томск) 2 Национальный исследовательский Томский политехнический университет 3 Томский государственный архитектурно-строительный университет 4 Сибирский государственный индустриальный университет МАХ-ФАЗЫ В СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И АЛЮМИНИЯ * Аннотация. Рассмотрены результаты анализа кристаллических структур в системах Ti -Al -C и Ti -Si -C и экспериментальных исследова-ний сплава ВТ6 и силумина эвтектоидного состава Al -12 % Si, подвергнутых электровзрывному легированию и электронно-пучковой обработке. Методами дифракционного анализа выявлено образование в модифицированном слое исследуемых сплавов МАХ-фаз составов Ti 3 SiC 2 и Ti 3 AlC.Ключевые слова: МАХ-фазы, сплавы на основе титана, сплавы на основе алюминия, кристаллическая структура, электровзрывное легирование, электронно-пучковая обработка. MAX-PHASES IN THE TITANIUM-BASED AND ALUMINUM-BASED ALLOYSAbstract. The results of analysis of crystal structures in the Ti -Al -C and Ti -Si -C systems and experimental investigations of VT6 alloy and silumin eutectoid composition Al -12 % Si, subjected to electroexplosive alloying and electron-beam treatment, have been studied. Formation of MAX-phases Ti 3 SiC 2 and Ti 3 AlC has been revealed in modifi ed layer by the X-ray diffraction methods.Keywords: MAX-phases, titanium-based alloys, aluminum-based alloys, crystal structures, electroexplosive alloying, electron-beam treatment.МАХ-фазы с общей формулой M n + 1 AX n (М -пе-реходный металл; А -элемент из групп III A и IV A; Х -С и/или N) обладают специфическими свойствами, сочетающими достоинства металлов и керамики, и за-нимают особое место среди большого семейства трой-ных карбидов (нитридов) [1]. МАХ-фазы имеют слоис-тую гексагональную структуру с пространственной группой с двумя формульными единицами в элементар-ной ячейке. MAX-фазы классифицируют в соответст-вии со значениями их числа n: «211» для M 2 AX (n = 1), «312» для M 3 AX 2 (n = 2) и «413» для M 4 AX 3 (n = 3). Осо-бое внимание заслуживают соединения из семейства МАХ-фаз, которые образуются в системах Ti -Si -С и Ti -Al -С. Это обусловлено, прежде всего, тем, что сплавы на основе титана нашли широкое применение в различных отраслях промышленности; кроме этого, в этих системах синтезированы сразу несколько МАХ-фаз с составами M n + 1 AX n и M n + 1 A m X n (табл. 1, 2).Приведенные двойные и тройная диаграммы систем Ti -Si -C (рис. 1, а) и Ti -Al -C (рис. 1, б) фазовых состояний демонстрируют возможность образования широкого спектра как стабильных, так и метастабиль-ных соединений, полученных в результате создания не-равновесных условий при обработке материала, в том числе и концентрированными потоками энергии.Цель настоящей работы -выявление возможности формирования МАХ-фаз в поверхностных слоях спла-вов на основе титана (ВТ6) и алюминия (Al -12 % Si) в результате воздействия импульсных потоков плазмы и электронных пучков.В качестве модифицируемых материалов были выб раны сплавы на основе алюминия (силумин эв-тектоидного состава: Al -12 % Si) [6] и титанов...