(Ti,Al)-композиционные материалы, полученные прессованием с последующим спеканием на воздухе. Структура и свойства

Актуальность и цели. Титан-алюминиевые композиты широко применяются при создании материалов с высокими прочностью, жаро- и коррозионной стойкостями, температурой плавления и т.д. Одним из способов создания композиционных материалов являются методы порошковой металлургии. Несмотря на большой объем литературных данных, посвященных исследованию (Ti, Al)-материалов, остаются вопросы по влиянию параметров прессования и спекания на конечные свойства. Целью данной работы являлось исследование структуры и свойств (плотности, твердости, температуропроводности) (Ti,Al)-материалов, полученных холодным прессованием c последующим твердофазным спеканием на воздухе. Материалы и методы. В качестве исходных материалов использовали порошки титана (марки ПТМ-1) и алюминия (марки ПА-4). Содержание алюминия в композитах изменялось от 9 до 64 ат. $\%$. Формование порошков проводили при давлении 720 МПа в течение 30 мин при комнатной температуре. Твердофазное спекание осуществляли на воздухе в течение двух часов при температуре 600 $^{\circ}$С. Исследование (Ti,Al)-материалов проводили методами: оптическая и электронная микроскопия, метод лазерной вспышки, рентгеновская дифрактометрия, гидростатическое взвешивание, измерение твердости по Бриннелю. Результаты. Исследована зависимость микроструктуры, фазового состава, твердости, плотности и температуропроводности от содержания алюминия в композиционном материале. Вследствие различия во взаимной растворимости титана и алюминия возможно проявление эффекта Киркендалла. Описаны возможные механизмы формирования фазового состава композитов. Выводы. (Ti,Al)-композиционный материал содержит три кристаллографицеские фазы: $\alpha$-титана, алюминия и интерметаллоида TiAl$_3$ (в виде пластинчатых кристаллитов), который образуется при диффузии алюминия в кристаллическую решетку титана с выделением тепла. Различия в положении дифракционных линий титана и алюминия, относительно соответствующих для порошковых материалов, связаны с возникновением макронапряжений при формовании отжигом и рекристаллизационными процессами при твердофазном спекании. Низкие значения коэффициента температуропроводности связаны с наличием пор и межфазных границ, которые приводят к диссипации теплового потока. Значения твердости (по Бреннелю) и плотности монотонно убывают, а коэффициент температуропроводности растет при увеличении содержания алюминия в композиционном материале.