Окисление двухфазного сплава Ti-Al вследствие диффузии кислорода по границам зерен

Получение Ti-Al сплавов сопряжено с образованием интерметаллических фаз, влияющих на коррозионную стойкость сплава в окислительных средах. В зависимости от содержания алюминия скорость роста оксидной пленки и ее состав могут изменяться. Для исследования динамики окисления сплавов с различной зеренной структурой Сотрудники лаборатории НММиМС  предложили двумерную модель, учитывающую диффузию атомарного кислорода по границам зерен и в объеме зерен с различной скоростью и окисление в смешанном диффузионно-кинетическом режиме с детальной схемой химических реакций. Выявлено, что наибольшее интегральное количество кислорода и оксидов наблюдается в материале смешанного состава. Преобладание в поверхностном слое оксидов титана соответствует известным экспериментальным данным. Результаты могут представлять интерес для объяснения экспериментально наблюдаемых закономерностей. Модель может быть модифицирована для описания окисления сплавов другого состава, например, содержащего легирующие элементы (Si, Mo, Nb), которые влияют на динамику окисления.

На первом рисунке показан повторяющийся элемент двухфазной структуры; G1 – TiAl; G2 – Ti3Al; B – область, занятая граничной фазой (область влияния межзеренных границ). На втором - диаграмма соотношения концентраций кислорода и оксидов в образцах различного состава за время наблюдения (JC – интегральная массовая концентрация).

Работа выполнена в соответствии с программой фундаментальных научных исследований ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2022- 0003. Результаты опубликованы в высокорейтинговом журнале Surfaces and Interfaces  (Q1): Maria V. Chepak-Gizbrekht , Anna G. Knyazeva.  Oxidation of two-phase Ti-Al alloy due to grain boundary oxygen diffusion // Surfaces and Interfaces 72 (2025) 107316 https://doi.org/10.1016/j.surfin.2025.107316