Wysokotemperaturowe Utlenianie Stopów Na Osnowie Fazy Gamma-TiAl: Procesy w Metalicznym Podłożu

Abstract

STRESZCZENIEW pracy przedstawiono wyniki badań struktury i składu wybranych stopów na osnowie fazy gamma TiAl. Badano mikroobszary zbliżone do granicy fazowej produkt utleniania -metaliczne podłoże. Utlenianie zarówno o przebiegu izotermicznym, jak i cyklicznym wykonano w atmosferze powietrza. Wykazano, że pierwiastki stopowe aktywnie wpływające w trakcie utleniania na skład chemiczny, fazowy oraz budowę metalicznego podłoża wywierają decydujący wpływ na żaroodporność badanych stopów. Szczególne miejsce ma niob, bowiem koncentrując się w podłożu w pobliżu granicy fazowej ogranicza możliwość tworzenia się roztworu stałego α-Ti(Al, N, O), a jako pierwiastek betatwórczy w stosunku do tytanu promuje tworzenie fazy β-Ti(Al, N, O), o małej rozpuszczalności azotu i tlenu. Ogranicza to proces dordzeniowej dyfuzji pierwiastków międzywęzłowych, co spowalnia wzrost produktów utleniania. Słowa kluczowe: intermetaliki, wysokotemperaturowe utlenianie, dyfuzja WPROWADZENIEW odróżnieniu od większości metali tytan charakteryzuje się tym, że zarówno jego niskotemperaturowa odmiana α-Ti, jak i odmiana wysokotemperaturowa β-Ti tworzą z azotem lub/i tlenem roztwory stałe graniczne [1]. W obu przypadkach wzrost koncentracji pierwiastków międzywęzłowych w roztworze stałym podwyższa temperaturę przemiany α-Ti→ β-Ti, co oznacza rozszerzenie zakresu istnienia fazy α-Ti. Graniczna maksymalna rozpuszczalność tlenu w α-Ti wynosi ok. 34% at tlenu, a azotu ok. 23% at. W fazie β rozpuszczalność graniczna tlenu i azotu są znacznie mniejsze i np. w 1000 o C wynoszą odpowiednio ok. 4% oraz ok. 2%. W stopach Ti-Al aluminium w roztworze stałym α-Ti wykazuje rosnącą rozpuszczalność ze wzrostem temperatury osiągając poziom ok. 20% Al w 1000 o C [2][3][4][5]. Przy wyższej zawartości aluminium tworzą się fazy międzymetaliczne α 2 -Ti 3 Al oraz γ-TiAl. Azot w fazie międzymetalicznej γ-TiAl nie rozpuszcza się, natomiast jego rozpuszczalność w fazie α 2 -Ti 3 Al może być wyższa od 350000 at ppm [6][7][8]. W fazie γ-TiAl w znikomym stopniu rozpuszcza się tlen [7][8][9], natomiast w fazie α 2 -Ti 3 Al rozpuszczalność ta jest znacząco wyższa.