Звіт про науково-дослідну роботу: „ Розробка фізичних та технологічних основ отримання квазікристалічних високотемпературних корозійностійких матеріалів та покриттів”

Abstract

ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ - квазікристалічні матеріали систем Аl-Fе-Сr-Ті та А1-Сu-Fе, що отримані з застосуванням технології розпилення розплаву водою під високим тиском. МЕТА РОБОТИ - розробка фундаментальних основ створення квазікристалічних матеріалів на основі алюмінію з комплексом унікальних властивостей та розвиток фундаментальних фізичних уявлень щодо механізму деформації та руйнування квазікристалічних матеріалів як наукової основи для створення високоефективних сплавів та покриттів. Отримано та досліджено екструдовані штаби алюмінієвого сплаву системи А1-Fе-Сr-Ті, з наноквазікрисгалічним зміцнням. Запропанован механізм деформації, що забезпечує високу пластичність наноструктурному жароміцному сплаву алюмінію при наявності великої долі зміцнюючих часток (до 40 об. %). Показано, що міцність сплавів системи А1-Fе-Сu-Ті забезпечується високою твердістю та високим модулем пружності квазікристалів, а також їхньою стабільністю до порівняно високих температур, пластичність - особливим механізмом деформації. Доведено, що у процесі навантаження в сплавах системи А1-Fе-Сu-Ті дислокації призводять до локальної деформації з фазовим переходом в тонкому поверхневому шарі в апроксімантну кристалічну фазу, що релаксує напруги. Це надає можливість забезпечити високу пластичність наноструктурному жароміцному сплаву алюмінію при наявності великої долі зміцнюючих часток (до 40 об. %), тоді як у випадку зміцнення алюмінієвого сплаву кристалічними частками, сплав стає крихким вже при 20 об. % твердої фази. Розроблені сплави системи А1-Fе-Сr-Ті спроможні тривалий час працювати при температурі до 300 °С при якій вони мають високу міцність, яка для напівфабрикатів у вигляді штаб дорівнює 282 МПа.Встановлено, що втрати ваги в морській воді сплавів системи АІ-Fе-Сr-Ті в 9, 5 разів менші порівняно з високоміцними сплавами типу А1-Cu-Мg-Сu. Рoзрoблен метод та підібрані режими отримання квазікристалічних покриттів на основі системи АІ-Сu-Fe методом високошвидкісного повітряно - паливного напилення. При виборі режиму отриманні покриттів було використано той факт, що вище 0,85ТПЛ квазікристалічні частки стають пластичними, що поряд з високою швидкістю переносу часток к поверхні основи дозволило сформувати квазікристалічне покриття, в якому було збережено структурний стан вихідних порошків, а не отримано його заново при затвердінні розплавлених частинок. На поршневому сплаву алюмінію отримано квазікристалічне покриття складу А16зСu25Fe12. Показано, що нанесення квазікристалічного покриття на сплав алюмінію дозволяє на ~ 250 ° С підвищити робочі температури експлуатації. Спільно з ІМФ НАНУ розроблена технологія отримання приповерхневих композитних шарів сплав АМг6 + квазікристал АІ-Сu-Fе за рахунок ультразвукової ударної обробки поверхні алюмінієвого сплаву. Товщина модифікованого шару склала 50-75 мкм. Показано, що така обробка істотно підвищує зносостійкість поверхні модифікованого матеріалу: знос зменшується на 20%. Розроблені квазікристалічні матеріали можуть бути використані в якості конструкційних та корозійностійких матеріалів в авіації, суднобудуванні та в інших галузях машинобудування. КЛЮЧОВІ СЛОВА: КВАЗІКРИСТАЛИ, ВОДОРОЗПИЛЕНІ ПОРОШКИ, ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ, ПОКРИТТЯ, НАПІВФАБРИКАТИ.