postgraduate student of Chair of Metal Science, Powder Metallurgy, Nanomaterials
аспирант кафедры металловедения, порошковой металлургии, наноматериалов
postgraduate student of Chair of Metal Science, Powder Metallurgy, Nanomaterials
аспирант кафедры металловедения, порошковой металлургии, наноматериалов
PhD (Engineering), assistant professor of Chair of Metal Science, Powder Metallurgy, Nanomaterials
кандидат технических наук, доцент кафедры металловедения, порошковой металлургии, наноматериалов
Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor, Head of Chair of Metal Science, Powder Metallurgy, Nanomaterials
доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой металловедения, порошковой металлургии, наноматериалов
The ternary carbide compound Ti3AlC2 belongs to the so-called MAX-phases – a new type of ceramic materials with unique properties. A simple energy-saving method of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) based on combustion is one of the promising methods for the production of this MAX-phase. is The application of the SHS technology to produce a Ti3AlC2 MAX-phase porous frame with the homogeneous porous structure without such defects as large pores, laminations, and cracks is of great interest. The paper investigates the possibility of producing such a porous frame with the maximum content of the Ti3AlC2 MAX-phase using powders of Ti, Al, and C elements of various grades different in particle sizes and carbon forms (soot or graphite) as initial components. Porous frame samples were produced by the open-air burning of pressed briquettes of charge of the initial powders of the selected grades without applying external pressure. The authors studied the macro- and microstructure of the obtained samples, their density, and phase composition. The study shows that using the finest titanium and carbon powders leads to the excessively active combustion with gas evolution and the synthesis of the defective porous samples with the charge briquette shape distortion, large pores, laminations, and cracks. Besides the titanium carbide by-phase, the highest values for the MAX-phase amount in the SHS-product were obtained using the titanium powder of the largest-size fraction together with the graphite powder, rather than soot. The excess aluminum powder addition to the stoichiometric ratio to the initial charge leads to an increase in the MAX-phase amount in the SHS product, compensating for the loss of aluminum due to evaporation. An increase in the sample volume (scale factor) also leads to an increase in the MAX-phase amount in the SHS product due to the slower cooling of the product after the reaction.
Тройное карбидное соединение карбоалюминид титана Ti3AlC2 относится к так называемым МАХ-фазам – новому виду керамических материалов с уникальными свойствами. Простой энергосберегающий метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), основанный на горении, является одним из перспективных методов для производства этой МАХ-фазы. Большой интерес представляет применение метода СВС для получения пористого каркаса МАХ-фазы Ti3AlC2 с однородной пористой структурой в отсутствии таких дефектов, как крупные поры, расслоения и трещины. В работе исследуется возможность получения такого пористого каркаса с максимальным содержанием МАХ-фазы Ti3AlC2 с использованием в качестве исходных компонентов порошков элементов Ti, Al и C различных марок, которые отличаются размерами частиц и углеродными формами (сажа или графит). Образцы пористого каркаса были получены сжиганием на воздухе прессованных брикетов шихт из исходных порошков выбранных марок без приложения внешнего давления. Исследованы макро- и микроструктура полученных образцов, их плотность и фазовый состав. Показано, что использование самых мелкодисперсных порошков титана и углерода приводит к слишком активному горению с газовыделением и синтезу дефектных пористых образцов с искажением формы шихтового брикета, крупными порами, расслоениями и трещинами. Наиболее высокие показатели по количеству МАХ-фазы в СВС-продукте наряду с содержанием побочной фазы карбида титана были получены при использовании порошка титана самой крупной фракции совместно с порошком графита, а не сажи. Добавление избыточного порошка алюминия к стехиометрическому соотношению в исходную шихту приводит к увеличению количества МАХ-фазы в продукте СВС, компенсируя потери алюминия из-за испарения. Увеличение объема образца (масштабный фактор) также приводит к увеличению количества МАХ-фазы в продукте СВС вследствие более медленного остывания продукта после реакции.