Взаимодействие в системах на основе титана, содержащих Al, Mo, Zr, Si, C тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА. ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕЕОЛВДШ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЗМ М.В.ЛШОНОСОВА

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи УДК 54б.З-19'82!'621'82'7Т'28'26

Аргалова Надежда Егоровна

ВЗАЙМОДЕНСТВИЕ В СКСТШАХ НА ОСНОВЕ ТИТАНА, СОДЕРЖАЩИХ А1,Г<0,гг,51,С

(Специальность 02.00.01 - неорганическая химия)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой стзпени кандидата химических наук

Москва - 1991

Работа выполнена на кафедре общей химии Химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Гузей Л.С.

Научный консультант:

кандидат химических наук, с.н.с. Кузнецов В.Н.

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, в.и.е., Могутнов Б.Ы.

кандидат химических наук, в.н.с. Курбатова Е.И.

Ведущая организация .

Московский институт стали и сплавов

со

Защита состоится " ¿5"" ал^^еи^ 1991г.. в /У час. на заседании Специализированного Совета К 053.05.59. по химическим наукам в Московском государственном университете им.М.В.Ломоносова но адресу: 119899, ГСП, Москва, В-234, -Ленинские горы, /ЛГУ, Химический факультет, ауд. 33?-.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Химического факультета МГУ им.М.В.Ломоносова.

Автореферат разослан " млртси 1991г.

// ! I__

Специализированного Совета . -у' '"у

кандидат химических наук Кучеренко Л.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

№умьтос?ь_темы. Одними из наиболее перспективных представителей класса современных металлокомпозитов, стоящих на пороге самого широкого применения (двигателестроенио, аэрокосмотехника) являются титановые сплавы, армированные легкими высокомодульными керамическими волокнами. По сравнению со сплавами титана эти материалы сочетают в себе высокую удельную прочность с высокой удельной жесткостью.

Исследование титановых композиций с различными неметаллическими волокнами (B,S1C,B4C,A1203) показало, что при повышенных температурах наиболее целесообразно использовать волокна SIC, сохраняющие наибольшую степень исходной прочности вплоть до температур порядка 800-1000°С.

Несмотря на то, что карбид кремния относительно малоактивен по отношению к большинству металлов, он тем не менее заметно реагирует с титаном и его сплавами при температурах 700°п и выше. Поскольку методы получения композиций Т1(сплав)-31С(волокно) требуют температур выше 800°С,' то основной проблемой этих КМ является химическое взаимодействие матрицы и волокна в процессе получения и эксплуатации.

Для контроля этого взаимодействия необходимо знание природ» и скорости реакционных процессов, происходящих на границе фаз, то есть вида фазовой диаграммы соответствующей многокомпонентной сис-теш, строения зоны взаимодействия, зависимости кинетики ее роста от состава матрицы, характера поверхности еолокня, а так;::е влияния различного рода покрытий.

Для работы при высоких температурах перспективными матрицами являются жаропрочные промышленные титановые сплавы, в частности, сплав ВТ9 (Tl-S,6Al~3,3Mo-l,6Zr-0,3Si).

Поскольку AI является основной легирующей добавкой в жаропрочных сплавах титана, в частности, и в ВТ9, можно предположить, что основные черты взаимодействия таких сплавов с карбидом кремния будут определяться строением фазовой диаграммы системы TI-Al-Si-0. Поскольку диаграмма состояния (ДО четверней системы Ti-Al-Sl-C не изучена, то актуальной задачей становится прогноз характера фазовых равновесий в этой многокомпонентной системе с привлечением ме -

тодов термодинамического расчета.

Таким образом, комплексное изучение взаимодействия в сплавах и КМ на основе титана, содержащих Al,Mo,Zr,Sl,C, является важной научной и практической задачей.

Ш-5ь_рабдты. I. Построение схемы фазовых равновесий в четверной системе Ti-Al-Si-C путем сочетания термодинамического расчета и экспериментального изучения фазового состава сплавов комплексом методов физико-химического анализа.

2. Изучение кинетики взаимодействия в модельных КМ Ti(матрица)--SIC(волокно) и сложнолегированный титановый сплав ВТ9(матрица)--SIC(волокно) с использованием различных типов волокон SIC, а также изучение фазового состава зоны взаимодействия.

0§У!Ш2я_новизна. На основании литературных термодинамических данных получены параметры термодинамических моделей, описывающих энергии Гиббса образования фаз системы Ti-Al, удовлетворительно воспроизводяидах соответствующую часть ДС двойной системы.

С использованием комплекса методов физико-химического анализа впервые построена часть изотермического сечения тройной системы Tl-Al-Si при I273K (50-100 ат.Ж Т1).

Впервые выполнена оценка термодинамических свойств тройных фаз систем Tl-Si-C,.Ti-Al-Sl, Т1-А1-С и Al-Si-C на-основании полученных согласованных данных по.термодинамике и ДС двойных систем и экспериментальных фазовых диаграмм тройных систем.

• С использованием термодинамического расчета впервые построена схема фазовых равновесий в четверной системе T1-A1-S1-C, которая подтверждена экспериментом в области, представляющей непосредственный практический интерес.

Изучена кинетика взаимодействия в КМ Ti(матрица)-SIC(волокно), жаропрочный титановый сплав ВТ9(матрица)-SIC(волокно) для различных тиков волокон SIC (без покрытия и с науглероженной поверхностью), а также, фазовый состав зоны взаимодействия.

ÖL)£i!i-IK4ecKge_3Ha4e™e_. Получены кинетические параметры взаи-,содействия в КМ титан-волокно SIC и сплав ВТЭ-волокно SIC, которые могут быть использованы для прогноза температурно-временных ресурсов эксплуатации подобных КМ. Полученные данные по фазовым равновесиям е четверной системе Tl-Al-Si-C являются справочным материа-

лом, а оцененные значения энергий Гиббса образования тройных фаз систем Ti-Sl-C, Tl-Al-Sl, Т1-А1-С и A1-S1-C могут служить исходными данными для термодинамических расчетов в многокомпонентных системах.

Ц§_защиту_выносятся: - результаты обработки литературных термодинамических данных по системам Т1-А1 и Tl-Si: зависимости ürG(x,T) для a-Tl.TigAl- и Т1А1- фаз системы T1-AL и набор значений AjG(12T3K) силицидов титана, согласующиеся с видом фазозых диаграмм. '

- строение изотермических сечений тройных систем TI-A1-S1 и TI--А1-С при 1273К в области, богатой титаном.

- результаты расчета AjG(1273K) тройных фаз систем Ti-Si-C, Т1--Al-Si, Ti-Al-C, Al-Si-G.

- термодинамический расчет схемы фазовых равновесий в четверной системе T1-A1-S1-C при 1273К.

- результаты экспериментального исследования фазового составе сплавов системы T1-A1-S1-C, лежащих на луче Т1(10ат.Я5А1) -SIC при 1273К.

- результаты изучения контактного взаимодействия в КМ Т1(матрица)--SIC(волокно), ВТ9(матрица)-SlC(волокно) для различных типов волокон SIC.

Апрдбация_работы. Основные результаты работы доложены ка V Всесоюзном совещании "Диаграммы состояния металлических систем" (Звенигород, 1939г.) и др.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 2 печатных работы.

Объем_и_структура_р§0ота. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, термодинамического расчета, обсуждения результатов, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Робота изложена на страницах машинописного текста, включает 5Z рисунков и 13 таблиц. Список цитируемой литературы включает наименований.

Обзор литературы в соответствии со структурой работы разбит на две части. В первой проведен анализ имеющихся экспериментальных данных о диаграммах состояния двойных и тройных систем, входящих в T1-A1-S1-C, а также влияния на них небольших добавок fío и Zr. Рас-

смотрены также результаты исследования термодинамических свойств фаз, используемых в последующих расчетах. Во второй части обобщены результаты исследований контактного взаимодействия на границе фаз титан (сплав титана)- карбид кремния.

ЗКОШРИМЕНТАЛЫ1АЯ ЧАСТЬ

1^Мвто®жа_экспвриыг- нта

В качестве исходных материалов для приготовления сплавов использовали: титан иодидный (99,99%), алюминий марки А-999, спектральный графит, кремний монокристаллический (99,99%), карбид титана ("ч"). Сплавы системы Т1-А1-$1 готовили путем четырехкратного переплава в дуговой печи в атмосфере аргона (О.Затм). Сплавы -остальных систем готовили методом спекания в вакууме (0,01Па,1200--1300°С, БОч) прессованных порошков чистых компонентов и лигатур (иб^.тциддю) с последующей плавкой части образцов в электродуговой печи. Состав сплавов контролировали взвешиванием до и после плавки, а также выборочно химическим анализом. Слитки сплавов отжигали в тиглях из окиси алюминия, помещенных в двойные эвакуированные кварцевые ампулы (0,01Па), при 1273К в течение 480ч и закаливали в ледяную воду.

Фазовый состав сплавов исследовали методами металлографии, рентгенофазового анализа и измерения микротвердости. Микроструктуры сплавов (травнтель НШ3:НР: глицерин (1:1:2)) изучали с помощью микроскопов МИМ-7, Иеор1юЪ-2 при увеличении 100?400. Рентгенофазо-вый анализ порошков и шлифов, сплавов проводили на установке УРС-60 и дифрактометре ДРОН-2 (СиКа~излучение). Микротвердость образцов измеряли на приборе ПМТ-3.

Модельные композиты получали методом горячего прессования порошков гидрида титана (850-950°С, ЗОмин) и гидрированного сплава ВТ9 (950-Ю00°С, ЗОмин) в динамическом вакууме и максимальной нагрузке 20МПа. Для получения сведений о скоростях взаимодействия образцы КМ подвергали ряду изотермических отжигов при температурах 700, 800, 1000 и П00°С. Величина зоны взаимодействия измерялась на приборе ПМТ-3 при увеличении « 600. Состав зоны взаимодействия исследовали методом микрореятгеноспектрального анализа на приборе "0атеЬах-М1сгоЬеат".

2^§Ш0-И1Шче"кде_ксследдват!е_с

Поскольку для термодинамического расчета схемы фазовых равновесий в четверной системе Ti-Al-Sl-C необходимы сведения о граничных тройных системах, в настоящей работе исследовали Фазовый состав ряда сплавов систем Tl-Si-C, T1-AI-S1 и Г1-А1-С при температуре 1273К, для которых вид изотермических сечений однозначно не установлен. С целью проверки и возможной корректировки результатов расчета исследовэли также ряд сплавов четверной системы.

Система_Т1-Б1;С. Результаты исследования 13 тройных сплавов соответствуют виду изотермического сечения, представленного на рис.1. Согласно полученным результатам при 1273К единственная ■ тройная фаза TigSICg находится в равновесии с силицидами титана TlgSig, TIS ig, а также с-карбидами SIC и ТЮ^». Существование

соединения TlgSi при 1273К, относительно которого в литературе существуют противоречивые данные, не подтвердилось. Было установлено, что сплав состава TigSi состоит из силицида ^Si.^ и превращенной ß-фазы, а в области Т1-угла тройной системы реализуется трехфазное равновесие: ß-Tl+?l5Si3C(^-»TiC,х. Полученные результаты говорят об идентичности топологии изотермического сечения системы при 127ЗК и сечения при 1473К, известного из литературы.

Система JFl^Al-Si. Из двух известных изотермических сечений этой системы при 1200 и 700°С следует, что в целом триангуляция системы не меняется в интервале температур от 700 до 1200°С. Однако, область титанового угла системы при 700°С не исследовалась, и, таким образом, неясным оставался вопрос о возможном участии силицида титана Ti^Sl (устойчивого, согласно некоторым литературным да1шкм, до 1170°С) в равновесиях в тройной системе при 1273К. с целью уточнения этого обстоятельства, в настоящей работе исследовали 44 сплава тройной систем в области богатой титаном. На рис.2 представлена часть изотермического сечения системы, построенная на основании полученных результатов. Как видно из рис.2, при '1273К фазы ß-Ti, а-1'1, Т13А1 и Т1А1 находятся в равновесии с твердым раствором AI в Ti[-Sl3. Присутствие фазы TlgSl не было зафиксировано

в сплавах тройной системы, как и в системе T1-S1-C. Растворимость AI в TI5SI3 на превышает 2,5 ат.Ж.

Систбма_Т1=А1=С. В этой системе било известно изотермическое сечение при 1273К (с гипотетическим вариантом равновесий в Т1 -углу) с двумя тройными фазами: кубической Ti^AlC и гексагональной 'Г lg AI С, а также ряд политермических сечений области до 10 мас.%А1 с переменным содержанием углерода (0-1мас.%). Однако, целостную картину взаимодействия в системе из этих данных получить не удалось, поскольку сведения о характере равновесий в титановом углу оказались противоречивыми, и, кроме того, в работе, где изучалось влияшю небольших добавок С на титановую часть двойной системы Т1-А1 сообщалось о существовании тройной кубической фазы с периодом решетки, не совпадающим с рентгеновскими данными для фазы Т13А1С. В результате изучения фазового состава 6 тройных сплавов в настоящем исследовании было показано, что они отвечают равновесиям, представленным на рис.3, где линии растворимости С в а- и fi-Tl проведены согласно литературным дашшм. Нашло подтверждение существование только двух тройных фаз - Tl^AlC и Т12А1С.

Система_Т1=А1;Б1-С. Термодинамический расчет схемы фазовых равновесий в данной системе описан ниже на стр.П. Поскольку содержание AI в жаропрочных сплавах титана составляет обычно 5-10 ат.%, основной интерес представляло строение четверной системы в области этих содержаний AI. С помощью металлографического и рент-генофазового анализа был исследовал фазовый состав ряда сплавов, лежащих по лучу Ti(IOaT.£Al)-SlC. Полученные результаты подтверждают результаты термодинамического расчета.

З.Исслездваще_взаикодействия_в_мод

Из литературных данных по контактному взаимодействию титановых сплавов с карбидом кремния следует, что различные типы волокон SIC могут значительно отличаться по своей реакционной способности из-за различного состояния поверхности, которая в зависимости от способа и условий получения неодинакова по пористости, наличию дефектов, числа и вида примесей и т.д. Таким образом, для прогноза темиоратурно-временных ресурсов КМ в случае каждого конкретного

типа волокна SIC требуется экспериментальное исследование кинетики и химизма взаимодействия.

Известно, что нанесение защитных покрытий на волокно SIC значительно увеличивает его прочность, что объясняется эффектом "залечивания" дефектов поверхности и уменьшения, таким ооразом, концентрации напряжений. Кроме того, наличие покрытая может уменьшать скорость взаимодействия волокна и матрицы.

В настоящей работе исследовали взаимодействие в модельных КМ с четырьмя разновидностями современных волокон SIC нового типа:

(1) волокно SIC с С-кврном без покрытия,

(2) волокно SIC с W-керном без покрытия,

(3) волокно SIC с С-керном и углеродным покрытием (~3мкм),

(4) волокно SIC с W-керном и углеродным покрытием (~3мкм).

Изучешге_кшетжи_роста_зоны_вза . Кине тику

роста реакционной зоны между волокном и матрицей изучали путем измерения среднего значения ее ширины (х) с помощью оптической микроскопии (ПМТ-3) на полированных сечениях, перпендикулярных направлению волокна. Было получено, что в пределах значений х до 20 MicM зависимость ширины ЗВ от времени (т) удовлетворительно описывается параболическим уравнением х=кт1/2. На рис.4а) представлены полученные зависимости х(t1/г > для четырех типов волокон SIC и титановой матрицы. Как видно, при всех температурах время достижения относительно небольших значений х (2-4мкм), представляющих интерес для работающих КМ, практически одинаково для всех сортов волокон. Относительно небольшие различия в скоростях взаимодействия (ira больше 2мкм) появляются при величинах х порядка 8мкм и выше. Поэтому кинетику взаимодействия описывали по усредненному значении х для всех типов болокон. При изучении взаимодействия волокон SiC с матрицей сплава ВТ9 было получено, что независимо от времени отжига все типы волокон реагируют с матрицей с одинаковой скоростью, соответствующий график x=Kt'/2 представлен на рис.46). В табл.1 приведены рассчитанные значения констант скорости роста ЗВ к со стандартными отклонениями для различных матриц и температур, а также значения эффективной энергии активации, оцененные по уравнению Арреотуса (рис.5).

Т?^лица_К_К1шетичоские_характ

1_моЛёЛЬшх_КМ_Т1^сплав2-81С

Матрица. 1 |Предэкспо- j Константа скорости роста ЗВ (k), 1 - !ненциальный1 1 1 ! мкм/ч,/г множите ль 1 700°С ! 800°С ! 1000°С ¡1100°С ! ' ! (к^икм/Ч172

Т1 1 : 1 ! 1.1 0,175± 10,55± ¡2,5± 14,2± ¡88,1*2,9 I 9.9Ч03 1 ±0,045 ¡±0,11 ¡±0,5 ¡±0,8 1 1 1

ВТ9 ¡0,146± М,3± ¡2,б± 1118,9+4,61 9,05-Ю4 1

I±0,001 !±0,2 I±0,3 I ! I

Изучет?е_состава_и_строещ!Я_ЗВ. Состав ЗВ исследовали на об-

разцах КМ с волокнами без покрытия типа (I) и с покрытием типа

(4) с помощью металлографического и микрорентгеноспектрального анализов при различных значениях ее ширины. Было установлено, что строение ЗВ, в целом, идентично в случае обоих типоь волокна SIC и различных матриц. Основными продуктами взаимодействия являются силицид T15S13C1и карбид TIC,К волокну прилегает слой, состоящий в основном из карбида, далее, по направлению к матрице, следует смешанный слой, где в "матрице" TlgSigC^ распределены разрозненные кристаллы Т1С1_х-и, наконец, к матрице примыкает однородный слой, представляющий собой Tl5Si3C1_x, ширина и неровность контура внешних границ последнего возрастают с увеличением относительной величины ЗВ. В случае матрицы ВТ9 из трех легирующих элементов в ЗВ проникает только Zr, концентрация которого резко повышена (почти в 3 раза) в тонком слое, прилегающем к матрице.

Результаты исследования строения ЗВ и данные многочисленных работ по изучению взаимодействия титановых сплавов с SIC позволяют объяснить влияние такта углеродных покрытий на кинетику взаимодействия в КМ T1-S1C. Замедление скорости реакции в КМ для волокон с покрытием, по сравнению с волокнами без него, только после некоторого времени взаимодействия обусловлено, по-видимому, двумя

причинами, во-первых, при взаимодействии Т1 с покрытием образуется более плотный слой карбида, скорость диффузии атомов S1 через который меньше, чем при образовании карбидного слоя при непосредственном взаимодействии SIC с Т1, и, во-вторых, в случае КМ с волокнами без покрытия, через слой TiC^_х идет более быстрая диффузия образовавшегося избытка атомов Si. В случае легированной матрицы активность титана значительно понижается и различие в кинетике взаимодействия для волокон SIC с покрытием и без покрытия менее выражено.

ТЕРЩЦИНАШЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Исходными данными для расчета схемы фазовых равновесий четверной системы T1-A1-S1-C служат энергии Гиббса* образования (ÄfG) двойных и тройных фаз. Термодинамика бинарных систем, входящих в T1-A1-S1-C, была изучена достаточно подробно, хотя оставался открытым вопрос отбора наиболее надежных значений. Такой отбор был проведен по двойным системам Т1-А1 и Tl-Si с целью получения согласованных с фазовой диаграммой данных. Значения AfG тройных фаз, данные по которым в литературе практически отсутствуют, оценивали по известным, а также полученным или уточненным нами схемам фазовых равновесий и AjG двойных-фаз.

50_системам_Т1-А1АТ1-§1.

Для получения зависимостей Л£(х,Т) для a.a^TigAl) и j(T1A1) фаз системы Т1-А1 использовали литературные данные по теплотам образования и активностям компонентов. Энергию Гиббса неупорядоченной a-фазы и твердого раствора на основе гцк-решетки описывали субрегулярной зависимостью, а вклад упорядочения в фасах а^ и 7 в приближении ГЕВ (Горского-Брэгга-Вильямса). Подбор параметров осуществлялся на ЭВМ с помощью программы, использующей метод конфигураций Хука-Дживса. Полученные зависимости AjG(x.T) удовлетворительно описывают экспериментальные фазовые границы в области температур до 140OK (рис.6).

Согласно литературным данным по ¿fG(1273K) трех силицидов титана силицид TJS12 оказывается неустойчивым относительно распада на TiSi и 31, что'противоречит хорошо установленной фазовой дааг-

рамме этой системы. Кроме того, в литературе отсутствуют сведения о термодинамических свойствах соединения Т1д314. В табл.2 представлены принятые литературные значения Л^С(1273К) силицидов Т15Б:!3, Т1Б1 и оцененные в настоящей работе значения ДГС(1273К) для Т15Б14 и дисилицида титана.

Тябтаца_2. ^Значею!я_ДгС4127^^

используемые _.в_расчете_1й»/г-атом)

Фаза

AfG(1273К)

T15Si3

TI5SI4

TlSi TIS!

Источник

2

-67 906 -66 006 -63 559

-55 762 i- -42 830

[1 ]

настоящая работа Ш

настоящая работа

2^0цеШ$а_энергий_№ббса_образовагом_т

Поскольку в рассматриваемых тройных системах области гомогенности почти всех двойных и тройных фаз, а также растворимости третьих компонентов в фазах двойных систем относительно невелики, для большинства фаз было принято приближение линейных соединений (т.е. имеющих фиксированный состав). Фазы, областями гомогенности которых нельзя было пренебречь, представляли в виде двух-трех точек.

Значения AfC. тройных соединений оценивались исходя из условия термодинамической стабильности тройных систем, согласно которому поверхность AfG в пространстве cocTas-AjG должна быть выпуклой. Это условие порождает систему неравенств, решение которой дает интервал возможных значений Д^С тройного соединения, согласующихся с данной схемой и набором AfG двойных фаз.

На рис.7 представлены использованные для расчета схемы фазовых {1} Банк данных ИВТАКТЕРМТк ~

равновесий в тройных системах Т1-51-С,Т1-А1-31,Т1-А1-С и А1-Б1-С, построешше с учетом результатов настоящей работы (раздел " Экспериментальная часть"). Ширина рассчитанных интервалов АГС тройных соединений обычно' была достаточно мала (не более 2-3 кДж/г-атом). Анализ систем Т1-31-С и Т1-А1-31 позволил такие сузить интервал неопределенности з!1ачения Д^О(1273К) фазы Т1312.

3^_Рзсчет_с2ега_фазовых_равноЕесМ_в_систе Схему фазовых равновесий четверной системы рассчитывали как выпуклую оболочку точек, отвечающих Л^ двойных и тройных фаз в пространстве состав-энергия Гиббса. На рис.8 полученная схема представлена в графовой форме. Вершины графа - четырехуголыпши -- описывают четырехфазные коноды, ребра указывают их сопряжение. Цифры у ребер соответствуют трехфазным треугольникам, общим для соседних четырехфазных конодных тетраэдров. Поскольку для некоторых Фаз (Т1С|_2, Т15313С)_Х, расплав) область гомогенности аппроксимировалась несколькими точками, часть конодных тетраэдров является в действительности аппроксимацией моновариантных трехфазных равновесий с переменным составом одной или более фаз.

ВЫВОДЫ

1. Комплексом методов физико-химического анализа исследован фазо-вий состав ряда сплавов тройных систем Т1-31-С, Т1-А1-31 и Т1-А1-С. Показано, что силицид титана Т1331 при 1273К не существует. Изучены фазовые равновесия в системе Т1-Е1-С и установлено строение богатой титаном области систем Ti.-Al.-Sl и Т1-А1-С при 1273Х.

2. Путем обработки известных экспериментальных термодинамических данных получены-наборы параметров зависимостей Л^С(х,Т) для а-, Т13А1- и Т1А1-фаз системы Т1-А1. Показано, что применение субрегулярной модели для неупорядоченного состояния и модели ГВВ для вклада упорядочения позволяет получить удовлетворительное описание фазовых границ до температуры -1400К.

3. На основании проведенного анализа условий относительной устойчивости фаз в системах Т1-Б1, Т1-31-С и Т1-А1-31 при 1273К предложено значение А^(1273К) дисилицида титана, согласующееся с характером фазовых равновесий в этих системах.

4. Выполнена оценка значений Д^в(1273К) тройных фаз систем Т1-51-С, Т1-А1-51, Т1-А1-С и А1-51-С путем решения систем неравенств, соответствующих относительной устойчивости фаз. Таюм образом, в настоящей работе получены полные взаимосогласованные наборы значений Л^С фаз данных тройных систем при 1273К.

5. Впервые рассчитана схема фазовых равновесий в четверной система Т1-А1-31-С, представляющая собой последовательность конод-1шх 4-хфазных тетраэдров, отвечающих условию выпуклости сетки значений д^с двойных и тройных фаз в пространстве состав-Д^С. Результаты расчета подтверждены экспериментально в области умеренных содержаний А1.

6. Получены кинетические характеристики процесса роста реакционной зоны в модельных КМ Т1 (матрица ЬБЮ (волокно), -сплав' ВТ9(матрица ЬБЮ(волокно) для двух типов волокон без покрытия и двух -

- с углеродным покрытием (~3мкм). Установлено, что исследованные покрытия несколько понижают скорость взаимодействия в КМ с титановой матрицей лишь после относительно больших времен отжига, а в случае ВТ9 заметного влияния не оказывают.

7. Изучение состава зоны взаимодействия показало, что независимо от сорта волокна основными продуктами взаимодействия являются богатые титаном фазы Т15313С1_Х и Т1С,_Х, а из легирующих эле-

• ментов сплава ВТ9 наибольшей проникающей способностью обладает гг, концентрация которого в тонком слое ЗВ повышается почти в 3 раза по сравнению с матрицей.

Основные результаты диссертации опубликованы в следундих работах:

1. Аргылова Н.Е..Кузнецов В.Н.,Гузей Л.С. Фазовые равновесия в системе титан-алюминий-кремний-углерод. Тезисы докладов 5-го Всесоюзного Совещания "Диаграммы состояния металл.систем", М., ИМОТ КМ.А.А.БаЙКОВа, 1989, с.187-188.

2. Аргылова Н.Е..Кузнецов В.Н..Гузей Л.С. Системы Т1-А1, Т1-31: отбор термодинамических данных и предварительное согласование. Ред.8.Вести.МГУ.Химия.Деп. в ВКШТИ 21.12.90. N«6384-В.

&

РисП. Фазовые равновесия в системе Т1-Б1-С при 1273К.

Рнс.2.4асть изотермического се- Рис.3.Часть изотермического сечения системы Т1-А1-31 при 1273К. чения системы Т1-А1-С при 1273К.

a) Ti-SlC, ö) BT9-S1C.

Рис.5.;Температурная зависимость константы скорости роста

: зоны взаимодействия в модельных КМ: Т1-Б1С, ВТ9-51С.

т,к А /-дал

/

/¡У / / 1

и / /

асо / /7 //

иы сЬ / / /7 /'. 1 ' / /' /' /' /. // а 11 ! У |]

0.1 « У

Рис.6. Экспериментальные (— и —) и расчетные (

границы системы Т1-А1. 15

1 <гт? с**"п с*

/ «У

а)

с ЯГ

4СЬ

Т|А1} / и КЛЛ*

™л

■V»/ \

¿лА

Д!С « <

Ркс.7. Стэмы фазовых равноЕосий в тройных системах при 1273К: 6)Т1-Б1-С, О )Т1--А1-31, В)Т1-А1-С, г)Л1-31-С.

5.1Ч.И

1 5 <-, а 9 Я г, ч, и * 11

а а .2/ 14 и П-А1-С а а

ой ч!* ^ г

5' зЗн 1 11 гъ "ЗГ"]" иГхг » н а гг

6.1а

1 " 1 1 1

} й с, /е { V г, /< * • 1й * *

а и и г1 ¡г/ « ** г/ г>

33-

<jri.il

■п-а-с

и и и,и ч ¿1

Х1 и и и и

ИМ10 Н • ~ТГ и 1Г

tf.ll и 10 ti.it г и 1 а 11,10 // го

21 V гг и го и и гл и 11 7С ¡1

т,а »мм

' т1-щ -е

н 9Ш N <?лзл N ТМА

1 3 р-Ъ Д!ь Б. 10 11 и Т, С" г»« ^ с" 19 20 21 »Л< 'Г Г и 0.5 11,5,0,

ч С 13 22 т^лс

5 \ & 4 <4 23

6 15 Т| А1 гч

■ПЭ! 16 "ПЛ1, 25

в И5.» 1?

9 Л С- З.Я 0Л5 12 * О.» 0.1

и

-X

1, 16. 10

и-л-с

зю__К, О

г г 9

«5 го 10 га

г.?

го

77-5,'. С

1 9

п го

ОС

) п

10 и

V«

•4 ■

1 г

а

та * го

н 21

5Г

Л V!

л/,«

а г,«'

го 14 14

19 и, гд а 19

го гг 11 го 11

11.19, 10

Л-5 ¡-С г. if.it

а я

ж

* Л

а гн =|

) « «л

19

11 и

И го

и*3 "

<Г 10

10.15

1* 11

30 ц-

1, в, ' £

а и

и> 11

Ъ а Й

в а

го и

Ъ

Ь в

и а

X

1M.lt

я >, « п а

1Л

& г

Лл

Рис.8. Схема фазовых ра&нозесий в система Т> -А 1-51 -С при 1273К. -1 - трехфазные области ограничивающих тройных систем.

АРГШОЗА НЛДКЭДА. ЕГОРОВНА

КЗЖШДЕЙСТВИЕ В ШСТ2МАХНА ОСНОВЕ ТИТАНА, СОДЕРЖАЩИХ ' А1,Мо,гг,51,С

(Автореферат)

Подписано к печати 20.03.91 Формат 60x90 1/16 1,2 п. л.' Уч. изд. л. 1,0 Тпрая 100 Заказ 8'6

Ротапринт ШСИ (ВТУЗ-Ж), 109280, Т'осква, Автозаводская,16