

Формирование структурно-фазового состояния Ti–Al материалов с добавками Zr, полученных гидридной технологией
https://doi.org/10.22349/1994-6716-2024-119-3-112-121
Аннотация
Исследован структурно-фазовый состав композиционных материалов TiZr50, AlZr50, TiAl49Zr2, полученных с использованием гидридной технологии. Построена модельная трехкомпонентная фазовая диаграмма для Ti–Al–Zr при температуре 1150°С. Прогноз структурного состояния сплавов TiAl49Zr2 проведен на основе эталонных решеток (код USPEX с интерфейсом VASP), квантово-химические расчеты энергии TiAl49Zr2 – в коде CASTEP. В TiAl49Zr2 доминируют твердые растворы, в составе которых преобладают основные элементы Al10–Ti9Al23 –Ti8. Атомы Zr могут быть внедрены в междоузлия [–0.257 0.042 0.2545] (St–Zr–27), [0.0053 –0.0120 –0.0765] (St–Zr–143), [–0.3251 –0.3983 0.4880] (St–Zr–75). Внедрение Zr в указанные узлы решеток не нарушают стабилизирующего эффекта в системах TiAl49Zr2. Все эталонные решетки стабильные. В сплаве TiAl49Zr2 основными фазами являются Al10Ti9Zr, Al23Ti8Zr, вклады которых в теоретическую интенсивность равны 78,57 и 21,43%. В образце AlZr50 сформировались фазы ZrAl, Zr2Al3, ZrAl2.
Ключевые слова
Об авторах
Н. И. КаракчиеваРоссия
канд. хим. наук
634050, Томск, пр. Ленина, 36
424000, Республика Марий Эл, Йошкар-Ола, пл. Ленина, 1
Ю. А. Абзаев
Россия
д-р физ.-мат. наук
634003, Томск, Соляная пл., 2
И. В. Амеличкин
Россия
634050, Томск, пр. Ленина, 36
И. А. Жуков
Россия
д-р техн. наук
634050, Томск, пр. Ленина, 36
А. С. Князев
Россия
д-р хим. наук
634050, Томск, пр. Ленина, 36
В. И. Сачков
Россия
д-р хим. наук
634050, Томск, пр. Ленина, 36
И. А. Курзина
Россия
д-р физ.-мат. наук
634050, Томск, пр. Ленина, 36
Список литературы
1. Огородов Д. В., Попов Д. А., Трапезников А. В. Способы получения лигатуры Al–Zr (обзор) // Труды ВИАМ. – 2015. – № 11.
2. Lakshman S. V., Gibbins J. D., Wainwright E. R., Weihs T. P. The effect of chemical composition and milling conditions on composite microstructure and ignition thresholds of AlZr ball milled powders // Powder Technology. – 2019. – V. 343. – P. 87–94. – DOI 10.1016/j.powtec.2018.11.012.
3. Закономерности и механизм формирования алюминидов в системе TiH2–ZrH2–Al в гидридном цикле / Г. Н. Мурадян, С. К. Долуханян, А. Г. Алексанян и др. // Химическая физика. – 2019. – Т. 38, № 1. – С. 38–48. – DOI 10.1134/S0207401X19010102.
4. Zhao Q., Ueno T., Wakabayashi N. A review in titanium-zirconium binary alloy for use in dental implants: Is there an ideal Ti–Zr composing ratio // Japanese Dental Science Review. – 2023. – V. 59. – P. 28–37. – DOI 10.1016/j.jdsr.2023.01.002.
5. Cui W., Liu Y. Fatigue behavior of Ti50Zr alloy for dental implant application // Journal of Alloys and Compounds. – 2019. – V. 793. – P. 212–219. – DOI 10.1016/j.jallcom.2019.04.165.
6. Kosmachev P. V. Abzaev Yu. A., Vlasov V. A. Quantitative phase analysis of plasma-treated high-silica materials / Russian Physics Journal. – 2018. – V. 61, N 2.
7. Oganov A. R., Glass C. W. Crystal structure prediction using ab initio evolutionary techniques: Principles and applications. / The Journal of chemical physics. – 2006. – V. 124, N 24.
8. Oganov A. R., Lyakhov A. O., Valle M. How Evolutionary Crystal Structure Prediction Works and Why // Acc. Chem. Res. – 2011. – V. 44, N 3. – P. 227–237.
9. Лякишев Н. П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник. Т. 1, кн. 1 / Под общ. ред. Н. П. Лякишева. – М.: Машиностроение, 1996. – 992 с.
10. Лякишев Н. П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник. Т. 3, кн. 2 / Под общ. ред. Н. П. Лякишева. – М.: Машиностроение, 2000. – 448 с.
11. Трубицjк расслоению omega-фазы // Физика твердого тела. – 2011. – Т. 53, № 2. – С. 209–214.
12. СOD [Электронный ресурс] // Crystallography Open Database. URL: https://www.crystallography.net/cod/search.html (дата обращения: 28.03. 2024).
13. OQMD [Электронный ресурс] // The Open Quantum Materials Database. URL: https://oqmd.org/materials/composition (дата обращения 28.03. 2024).
14. The structural and phase state of the tial system alloyed with rare-earth metals of the controlled composition synthesized by the “hydride technology” / A. Belgibayeva, Y. Abzaev, N. Karakchieva et al. // Metals. – 2020. – V. 10, N 7. – P. 1–17. – DOI 10.3390/met10070859.
15. Фазовый состав композиционных материалов Ti–Al–Me (Me=Sc, Y, Dy, Ho, Ta), полученных «гидридной технологией» / Н. И. Каракчиева, Ю. А. Абзаев, А. С. Князев и др. // Южно-Сибирский научный вестник. – 2022. – № 5(45). – С. 28–33. – DOI 10.25699/SSSB.2022.45.5.006.
Рецензия
Для цитирования:
Каракчиева Н.И., Абзаев Ю.А., Амеличкин И.В., Жуков И.А., Князев А.С., Сачков В.И., Курзина И.А. Формирование структурно-фазового состояния Ti–Al материалов с добавками Zr, полученных гидридной технологией. Вопросы материаловедения. 2024;(3(119)):112-121. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2024-119-3-112-121
For citation:
Karakchieva N.I., Abzaev Yu.A., Amelichkin I.V., Zhukov I.A., Knyazev A.S., Sachkov V.I., Kurzina I.A. Formation of structural-phase state of Ti–Al materials with Zr-additives obtained by hydride technology. Voprosy Materialovedeniya. 2024;(3(119)):112-121. (In Russ.) https://doi.org/10.22349/1994-6716-2024-119-3-112-121