postgraduate student, research engineer of “Physics of Hierarchical Structures of Metals and Alloys” Laboratory
аспирант, инженер-исследователь лаборатории физики иерархических структур в металлах и сплавах
Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Associate Professor, chief researcher of “Physics of Hierarchical Structures of Metals and Alloys” Laboratory
доктор физико-математических наук, доцент, главный научный сотрудник лаборатории физики иерархических структур в металлах и сплавах
PhD (Physics and Mathematics), senior researcher of “Physics of Hierarchical Structures of Metals and Alloys” Laboratory
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории физики иерархических структур в металлах и сплавах
postgraduate student, junior researcher of “Physics of Hierarchical Structures of Metals and Alloys” Laboratory
аспирант, младший научный сотрудник лаборатории физики иерархических структур в металлах и сплавах
student, engineer of “Physics of Hierarchical Structures of Metals and Alloys” Laboratory
студент, инженер лаборатории физики иерархических структур в металлах и сплавах
Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Director
доктор технических наук, профессор, директор
Currently, there is a request from aerospace and aircraft for the construction materials with sufficiently high mechanical strength, thermal creep, corrosion and oxidation resistance. The conventional alloys used for these purposes are too heavy. At the same time, alternative light materials such as Ti–Al-based alloys have many flaws, when they are produced by conventional methods. This work considers the possibility to produce the Ti–Al-based alloys by the method of a wire-feed electron-beam additive manufacturing (EBAM). We study the chemical and phase compositions, microstructure and microhardness of a bimetallic Ti–Al alloy, obtained by this method. It is found the formation of five characteristic regions between titanium and aluminum parts of the bimetallic billet. The mixing zone consists of TiAl and TiAl3 intermetallics, that is confirmed by the investigation of microstructure, chemical and phase compositions. According to XRD (X-ray diffraction) and EDS (energy-dispersive X-ray spectroscopy) analyses, it can be assumed that TiAl intermetallic prevails over TiAl3 one. The average microhardness of the mixing zone equals to 450 HV (≈4.4 GPa). This zone has developed dendritic microstructure, and even distribution of the phases without link to dendritic and inter-dendritic zones. The cracks appearing in this area are filled with the material of the upper layers, so the whole material is poreless and defect-free. Thus, the results of this work have shown a fundamental possibility to produce the intermetallic Ti–Al alloys with the use of the EBAM.
В настоящее время в аэрокосмической промышленности и авиастроении существует запрос на новые конструкционные материалы, обладающие достаточно высокой механической прочностью, тепловой ползучестью, стойкостью к коррозии и окислению. Обычные сплавы, используемые для этих целей, слишком тяжелы. В то же время альтернативные легкие материалы, такие как сплавы на основе Ti–Al, имеют множество недостатков при производстве традиционными методами. В данной работе рассмотрена возможность получения сплавов на основе Ti–Al методом проволочного электронно-лучевого аддитивного производства (ЭЛАП). Изучены химический и фазовый составы, микроструктура и микротвердость биметаллического сплава Ti–Al, полученного данным методом. Обнаружено образование пяти характерных областей между титановой и алюминиевой частями биметаллической заготовки. Зона смешивания состоит из интерметаллидов TiAl и TiAl3, что подтверждается исследованием ее микроструктуры, химического и фазового составов. По результатам рентгеновского дифракционного анализа и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии можно предположить, что объемная доля интерметаллида TiAl в зоне смешивания выше, чем доля фазы TiAl3. Средняя микротвердость зоны смешивания составляет 450 HV (≈4,4 ГПа). В зоне смешивания сформировалась развитая дендритная микроструктура и равномерное распределение фаз без привязки к дендритным и междендритным зонам. Трещины, появляющиеся в этой области, заполняются материалом верхних слоев, поэтому материал беспористый и бездефектный. Это показывает принципиальную возможность получения интерметаллидных сплавов Ti–Al с использованием ЭЛАП.