ХОЛОДНЕ ГАЗОДИНАМІЧНЕ НАПИЛЕННЯ – ЕФЕКТИВНИЙ МЕТОД КОНСОЛІДАЦІЇ ПОРОШКОВИХ КВАЗІКРИСТАЛІЧНИХ Al Fe Cr СПЛАВІВ
Authors: Гущик Д.О., Юркова О.І. Биба Є.Г., Кравченко О.І. 
Published: November 2024

Биба Є.Г., Кравченко О.ИІ., Гущик Д.О., Юркова О.І. (Національний технічний університет України «КПІ»)E-mail: geka9@ukr.net; gara346@ya.ruВисокоміцні наноквазікристалічні Al-Fe-Cr сплави, що володіють високою структурною стабільністю, є найбільш перспективними для практичного застосування при підвищених температурах експлуатації в авіації та на транспорті. Це композиційні сплави, в яких нанорозмірні частинки ікосаедричної квазікристалічної фази (i-фаза) розподілені в -Al матриці, завдяки чому в них забезпечується необхідна для інженерної практиці комбінація високої міцності с достатньою пластичністю.Порошки композиційних Al-Fe-Cr сплавів отримують методом розпилення розплаву в умовах надвисоких швидкостей охолодження (105-106 K/с), необхідних для отримання квазікристалічної фази. Тому для отримання об’ємних матеріалів дуже важливий процес подальшої консолідації порошку з повним збереженням  вмісту квазікристалів в сплаві з метою підвищення термостабільності структури та властивостей для максимального збільшення робочої температури. Для консолідації квазікристалічних Al Fe Cr порошків до цього часу переважно використовується метод гарячої екструзії. Як альтернативний метод консолідації, в роботі запропоновано застосування методу холодного газодинамічного напилення (ХГН) [1] цих порошків у вигляді покриттів на відміну від методів газотермічного напилення (плазмове та детонаційне напилення) [2]. Метою роботи є дослідження особливостей структури наноквазікристалічного Al Fe Cr сплаву, отриманого методом ХГН, у порівнянні зі сплавом, консолідованим гарячою екструзією. Для експерименту використовували вихідний порошок Al94Fe3Cr3 сплаву, отриманий методом водяного розпилення. ХГН проводили при температурі повітряної суміші 473 K, тоді як гарячу екструзію здійснювали при температурі 653 K в герметичної капсулі за один прохід з коефіцієнтом витягування ke = 7,2 [1]. Перед екструзією капсулу з розташованим в неї порошком дегазували при температурі 623 K на протязі 1 години.Особливості структури Al94Fe3Cr3 сплаву, консолідованого як методом ХГН, так і екструзією, досліджували в поперечному перерізі зразків. Експериментально показано, що основною перевагою методу ХГН є те, що частка квазікристалічної i-фази, яка знаходилася у вихідному порошку, повністю зберігається в матеріалі після ХГН, тоді як після екструзії вміст і-фази зменшується приблизно на 23%.З використанням техніки індентування були проведені випробування сплавів, отриманих методом ХГН та екструзією, а також визначено їх механічні характеристики (табл.). Властивості міцності (модуль пружності E, мікротвердість, HV, границя плинності 0.2) Al94Fe3Cr3 сплаву, консолідованого методом ХГН, перевищують характеристики сплаву після екструзії приблизно на 29 %; характеристика пластичності δH (δA) приблизно відповідає критичної величині δH  0,9 що приведена в літературі як критерій для пластичного поведінки матеріалів при традиційних випробуваннях на розтягнення та стискання. Таблиця – Механічні характеристики  Al94Fe3Cr3 сплаву       ПараметрМатеріал    Модуль Юнга,E, ГПa    Мікротвердість, HV, ГПa    Характеристика пластичності, H/A    Границя плинності,σ0.2 (МПa)Порошковий    –    1,0  0,3    0,92/–    –ХГН сплав    90,0  2,5    1,95  0,02    0,85/0,84    450Екструдований    70,0   2,3    1,58  0,04    0,83/0,85    380