УДК 539.3, 539.4, 620.17, 620.18

 

Изучены состав, структура и механические свойства образцов металлокерамического композита TiNi-TiB₂, полученных методом прямого лазерного выращивания. Выполнено компьютерное конструирование подобного металлокомпозита и численно изучен его механический отклик на нагружение на макро- и мезоуровнях. Образцы металлокерамического композита синтезированы из порошков металлокомпозита этого же состава. Материал для порошков был получен методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Порошки сферической формы и размерами фракций 50-150 мкм получались из СВС-продукта путем его многократного измельчения с последующей плазменной сфероидизацией частиц. Показано, что частицы металлокомпозита после плазменной сфероидизации и конечный продукт, полученный методом прямого лазерного выращивания, полностью наследуют структуру исходного металлокомпозита, синтезированного СВС-методом, со средним размером упрочняющих частиц TiB₂ в металлической матрице TiNi, не превышающим 5 мкм. Компьютерное конструирование металлокерамического композита, максимально близкого по составу и структуре к полученному материалу, было выполнено с учетом структуры, механических и физических свойств исходных составляющих TiNi и TiB₂. Численно изучены особенности деформирования и разрушения образцов металлокерамического композита разного наполнения (40-60 %) упрочняющими частицами в металлической матрице. Показано, что после 1 % общей деформации образцов металлокомпозита, нагруженного сжатием, в металлической матрице начинают развиваться полосы локализованного сдвига. Также в матрице начинают формироваться локальные области растяжений-сдвигов, обусловленные особенностями структурной неоднородности материала. Эти области захватывают приграничные области упрочняющих частиц, вызывая их частичное разрушение. В целом композиционный материал демонстрирует высокие прочностные характеристики при испытании образцов на сжатие 1800-2400 МПа (численное моделирование и эксперимент).

Ключевые слова: аддитивные технологии, металлокерамика, диборид титана, никелид титана, численное моделирование, разрушение, прочность.

 

DOI 10.24411/1683-805X-2018-15006

 

 

 

Р.А. Бакеев, П.В. Макаров, А.Ю. Перышкин, В.В. Промахов, А.С. Жуков, О.Г. Климова-Корсмик  Экспериментальное и численное изучение механических свойств и особенностей деформирования и разрушения металлокерамическогокомпозита TiNi–TiB2, полученного методом прямого лазерного выращивания // Физ. мезомех. - 2018. - Т. 21. - № 5. - С. 56-66