Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С
В повному концентраційному інтервалі методом електродугової плавки виготовлені сплави подвійних базисних систем Ti—Al і Ti—Ga, а також сплави потрійної системи Ti—Al—Ga. З використанням методу рентгенівської порошкової дифрактометрії вивчено фазовий склад відпалених при 850 °С сплавів, в результат...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2020
|
| Назва видання: | Доповіді НАН України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/170621 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С / Н.М. Білявина, О.І. Наконечна, А.М. Курилюк, В.А. Макара // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 6. — С. 30-36. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-170621 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1706212020-07-21T01:26:15Z Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С Білявина, Н.М. Наконечна, О.І. Курилюк, А.М. Макара, В.А. Матеріалознавство В повному концентраційному інтервалі методом електродугової плавки виготовлені сплави подвійних базисних систем Ti—Al і Ti—Ga, а також сплави потрійної системи Ti—Al—Ga. З використанням методу рентгенівської порошкової дифрактометрії вивчено фазовий склад відпалених при 850 °С сплавів, в результаті чого підтверджено літературні відомості про існування при температурі відпалу сплавів чотирьох алюмінідів титану (Ti₃Al, TiAl, r-TiAl₂, TiAl₃), восьми галідів титану (Ti₃Ga, Ti₂Ga, Ti₅Ga₃, Ti₅Ga₄, TiGa, Ti₂Ga₃, TiGa₂ й TiGa₃), а також показана відсутність утворення потрійних сполук. Встановлено, що ізоструктурні сполуки TiAl—TiGa, TiAl₂—TiGa₂ та TiAl₃—TiGa₃ утворюють в системі Ti—Al—Ga неперервні ряди твердих розчинів, а на основі подвійних галідів Ti₂Ga₃, Ti₅Ga₄ та Ti₂Ga існують обмежені тверді розчини, області гомогенності яких витягнені до 15, 6 і 10 ат. % Al відповідно. Неперервні ряди твердих розчинів Ti(Al,Ga)₃, Ti(Al,Ga)₂, Ti(Al,Ga), обмежені тверді розчини Ti₂(Ga,Al)₃, Ti₅(Ga,Al)₄, Ti₂(Ga,Al), подвійні сполуки Ti₃Al, Ti₃Ga та твердий розчин на основі α-Ti (до 15 ат. % Al/Ga) формують фазові поля, з урахуванням яких в повному концентраційному інтервалі побудовано ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С. Alloys of the Ti—Al and Ti—Ga binary systems, as well as alloys of the Ti—Al—Ga ternary system, are obtained by the arc melting, annealed at 850 °С, and studied by the X-ray powder diffraction method. As a result, the existence of four binary aluminides (Ti₃Al, TiAl, r-TiAl₂, TiAl₃) and eight binary galides (Ti₃Ga, Ti₂Ga, Ti₅Ga₃, Ti₅Ga₄, TiGa, Ti₂Ga₃, TiGa₂, TiGa₃) at 850 °С is confirmed It is shown that ternary compounds are not formed through the titanium, aluminum, and gallium interaction. TiAl—TiGa, TiAl₂—TiGa₂, and TiAl₃—TiGa₃ isostructural compounds form continuous solid solutions in the Ti—Al—Ga system, while Ti₂Ga₃, Ti₅Ga₄, and Ti₂Ga binary galides form extended solid solutions up to 15, 6, and 10 at. % Al, respectively. Following phases are the equilibrium ones in the system: continuous Ti(Al,Ga)₃, Ti(Al,Ga)₂, Ti(Al,Ga) solid solutions, extended Ti₂(Ga,Al)₃, Ti₅(Ga,Al)₄, Ti₂(Ga,Al) solid solutions, binary Ti₃Al, Ti₃Ga compounds, as well as the solid solution of the base of α-Ti metal (up to 15 at.% Al/Ga). As a result of this study, the isothermal section (850 °С) of the Ti—Al—Ga system is constructued in the full concentration range. В полном концентрационном интервале методом электродуговой плавки изготовлены сплавы двойных базисных систем Ti—Al и Ti—Ga, а также сплавы тройной системы Ti—Al—Ga. С использованием метода рентгеновской порошковой дифрактометрии изучен фазовый состав отожженных при 850 °С сплавов, в результате чего подтверждены литературные сведения о существовании при температуре отжига сплавов четырех алюминидов титана (Ti₃Al, TiAl, r-TiAl₂, TiAl₃), восьми галидов титана (Ti₃Ga, Ti₂Ga, Ti₅Ga₃, Ti₅Ga₄, TiGa, Ti₂Ga₃, TiGa₂ и TiGa₃), а также показано отсутствие образования в системе тройных соединений. Установлено, что изоструктурные соединения TiAl—TiGa, TiAl₂—TiGa₂ и TiAl₃—TiGa₃ образуют в системе Ti-Al-Ga непрерывные ряды твердых растворов, в то время как на основе двойных галидов Ti₂Ga₃, Ti₅Ga₄ и Ti₂Ga существуют ограниченные твердые растворы, области гомогенности которых вытянуты до 15, 6 и 10 ат. % Al соответственно. Непрерывные ряды твердых растворов Ti(Al,Ga)₃, Ti(Al,Ga)₂, Ti(Al,Ga), ограниченные твердые растворы Ti₂(Ga,Al)₃, Ti₅(Ga,Al)₄, Ti₂(Ga,Al), двойные соединения Ti₃Al, Ti₃Ga и твердый раствор на основе α-Ti (до 15 ат.% Al/Ga) формируют фазовые поля, с учетом которых в полном концентрационном интервале построено изотермическое сечение диаграммы состояния системы Ti—Al— Ga при 850 °С. 2020 Article Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С / Н.М. Білявина, О.І. Наконечна, А.М. Курилюк, В.А. Макара // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 6. — С. 30-36. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2020.06.030 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/170621 538.911; 539.261; 544.344.015.35; 546.82; 546.62; 546.681. uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Матеріалознавство Матеріалознавство |
| spellingShingle |
Матеріалознавство Матеріалознавство Білявина, Н.М. Наконечна, О.І. Курилюк, А.М. Макара, В.А. Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С Доповіді НАН України |
| description |
В повному концентраційному інтервалі методом електродугової плавки виготовлені сплави подвійних базисних систем Ti—Al і Ti—Ga, а також сплави потрійної системи Ti—Al—Ga. З використанням методу
рентгенівської порошкової дифрактометрії вивчено фазовий склад відпалених при 850 °С сплавів, в
результаті чого підтверджено літературні відомості про існування при температурі відпалу сплавів чотирьох алюмінідів титану (Ti₃Al, TiAl, r-TiAl₂, TiAl₃), восьми галідів титану (Ti₃Ga, Ti₂Ga, Ti₅Ga₃, Ti₅Ga₄,
TiGa, Ti₂Ga₃, TiGa₂ й TiGa₃), а також показана відсутність утворення потрійних сполук. Встановлено,
що ізоструктурні сполуки TiAl—TiGa, TiAl₂—TiGa₂ та TiAl₃—TiGa₃ утворюють в системі Ti—Al—Ga
неперервні ряди твердих розчинів, а на основі подвійних галідів Ti₂Ga₃, Ti₅Ga₄ та Ti₂Ga існують обмежені
тверді розчини, області гомогенності яких витягнені до 15, 6 і 10 ат. % Al відповідно. Неперервні ряди твердих розчинів Ti(Al,Ga)₃, Ti(Al,Ga)₂, Ti(Al,Ga), обмежені тверді розчини Ti₂(Ga,Al)₃, Ti₅(Ga,Al)₄, Ti₂(Ga,Al),
подвійні сполуки Ti₃Al, Ti₃Ga та твердий розчин на основі α-Ti (до 15 ат. % Al/Ga) формують фазові поля,
з урахуванням яких в повному концентраційному інтервалі побудовано ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С. |
| format |
Article |
| author |
Білявина, Н.М. Наконечна, О.І. Курилюк, А.М. Макара, В.А. |
| author_facet |
Білявина, Н.М. Наконечна, О.І. Курилюк, А.М. Макара, В.А. |
| author_sort |
Білявина, Н.М. |
| title |
Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С |
| title_short |
Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С |
| title_full |
Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С |
| title_fullStr |
Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С |
| title_full_unstemmed |
Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С |
| title_sort |
ізотермічний переріз діаграми стану системи ti—al—ga при 850 °с |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2020 |
| topic_facet |
Матеріалознавство |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/170621 |
| citation_txt |
Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С / Н.М. Білявина, О.І. Наконечна, А.М. Курилюк, В.А. Макара // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 6. — С. 30-36. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT bílâvinanm ízotermíčnijpererízdíagramistanusistemitialgapri850s AT nakonečnaoí ízotermíčnijpererízdíagramistanusistemitialgapri850s AT kurilûkam ízotermíčnijpererízdíagramistanusistemitialgapri850s AT makarava ízotermíčnijpererízdíagramistanusistemitialgapri850s |
| first_indexed |
2025-07-15T05:51:08Z |
| last_indexed |
2025-07-15T05:51:08Z |
| _version_ |
1837690959030124544 |
| fulltext |
30
ОПОВІДІ
НАЦІОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМІЇ НАУК
УКРАЇНИ
ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 6: 30—36
Ц и т у в а н н я: Білявина Н.М., Наконечна О.І., Курилюк А.М., Макара В.А. Ізотермічний переріз діагра-
ми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 6. С. 30—36. https://doi.org/
10.15407/dopovidi2020.6.030
Відомо, що завдяки хорошим механічним характеристикам (модуль Юнга 100—120 ГПа,
0,2 % границя текучості і границя міцності 700—1100 МПа) багаті на титан сплави систе-
ми Ti—Al (до 10 ваг. % Al), які леговані ванадієм, молібденом, оловом, цирконієм тощо, зна-
йшли своє широке застосування як в промисловості при створенні аерокосмічних двигу-
нів, так і в медицині при створенні біосумісних покриттів (зокрема для стоматологічних
імплантів) [1]. Щодо вивчення впливу галію на властивості багатих на титан сплавів, то
показано, що легування галієм сплавів системи Ti—Al істотно збільшує їх жароміцність
[2], а також знижує умовну границю міцності на 0,2 % при значенні ударної в’язкості біля
40 Дж/cм2 [3]. Більше того, легованим галієм титановим сплавам притаманні хороші бак-
МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО
https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.06.030
УДК 538.911; 539.261; 544.344.015.35; 546.82; 546.62; 546.681.
Н.М. Білявина, О.І. Наконечна, А.М. Курилюк, В.А. Макара
Київський національний університет ім. Тараса Шевченка
E-mail: les@univ.kiev.ua
Ізотермічний переріз діаграми
стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С
Представлено членом-кореспондентом НАН України В.А. Макарою
В повному концентраційному інтервалі методом електродугової плавки виготовлені сплави подвійних ба-
зисних систем Ti—Al і Ti—Ga, а також сплави потрійної системи Ti—Al—Ga. З використанням методу
рентгенівської порошкової дифрактометрії вивчено фазовий склад відпалених при 850 °С сплавів, в
результаті чого підтверджено літературні відомості про існування при температурі відпалу сплавів чоти-
рьох алюмінідів титану (Ti3Al, TiAl, r-TiAl2, TiAl3), восьми галідів титану (Ti3Ga, Ti2Ga, Ti5Ga3, Ti5Ga4,
TiGa, Ti2Ga3, TiGa2 й TiGa3), а також показана відсутність утворення потрійних сполук. Встановлено,
що ізоструктурні сполуки TiAl—TiGa, TiAl2—TiGa2 та TiAl3—TiGa3 утворюють в системі Ti—Al—Ga
неперервні ряди твердих розчинів, а на основі подвійних галідів Ti2Ga3, Ti5Ga4 та Ti2Ga існують обмежені
тверді розчини, області гомогенності яких витягнені до 15, 6 і 10 ат. % Al відповідно. Неперервні ряди твер-
дих розчинів Ti(Al,Ga)3, Ti(Al,Ga)2, Ti(Al,Ga), обмежені тверді розчини Ti2(Ga,Al)3, Ti5(Ga,Al)4, Ti2(Ga,Al),
подвійні сполуки Ti3Al, Ti3Ga та твердий розчин на основі α-Ti (до 15 ат. % Al/Ga) формують фазові поля,
з урахуванням яких в повному концентраційному інтервалі побудовано ізотермічний переріз діаграми ста-
ну системи Ti—Al—Ga при 850 оС.
Ключові слова: титан, алюміній, галій, ізотермічний переріз діаграми стану, рентгенівська порошкова
дифрактометрія..
31ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 6
Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С
терицидні властивості. Так, за рахунок високої антибактеріальної активністості Ga у від-
ношенні до багаторезистентного золотистого стафілокока його метаболічна активність
зменшується на 80 % [4].
Таким чином, дослідження сплавів титану з алюмінієм та галієм актуальне та має прак-
тичний інтерес. Проте розширення номенклатури нових матеріалів на основі цих сплавів
передусім базується на наявних даних про характер фазових рівноваг у відповідній систе-
мі. Раніше в системі Ti—Al—Ga досліджувалися лише багаті на титан сплави або інші спла-
ви окремих складів [5, 6], в результаті чого було показано існування при високих темпе-
ратурах неперервних рядів твердих розчинів між ізоструктурними сполуками TiAl і TiGa
типу CuAl та Ti3Al і Ti3Ga типу Mg3Cd [6], а також встановлена значна розчинність алюмі-
нію й галію в α-Ti (900 °C) та β-Ti (1000 °C) [5].
Метою даної роботи було рентгенівське дослідження сплавів та побудова в повному
концентраційному інтервалі ізотермічного перерізу діаграми стану системи Ti—Al—Ga
при 850 °С.
Сплави для експериментального дослідження було виготовлено методом електродуго-
вої плавки в середовищі очищеного аргону з галію ГЛ000 (99,999 %), електролітичного алю-
мінію (99,99 %) та йодованого титану (99,8 %). Виплавлені сплави запаювали в вакуумовані
та заповнені очищеним аргоном кварцові ампули і відпалювали при температурі 850 °С у
муфельних печах протягом 1500 год. Після відпалу сплави гартували у холодній воді без
розбивання ампул.
Фазові рівноваги в системі Ti—Al—Ga та кристалічна структура ідентифікованих
сполук досліджували методами рентгенівського фазового та рентгеноструктурного ана-
лізів. Дифрактограми порошків досліджуваних сплавів одержували на мідному фільтро-
ваному випромінюванні на автоматизованому рентгенівському дифрактометрі ДРОН-3 в
дис кретному режимі: крок скануван-
ня 0,05°, час експозиції у кожній точ-
ці 2—5 с.
Для аналізу та інтерпретації от-
риманих рентгенівських даних було
застосовано оригінальний програм-
ний комплекс, який включає в себе
повний набір стандартних процедур
Рітвелда (первинна обробки диф ра к-
тограм методом повнопрофільного
ана лізу, проведення якісного та кіль-
кісного фазового аналізу з викорис-
танням бази даних PDF-2, перевірка
та уточнення структурних моделей
тощо). Більш повну інформацію про
Рис. 1. Склади досліджених сплавів по-
двійних базисних систем Ti—Al і Ti—Ga та
склади досліджених сплавів потрійної сис-
теми Ti—Al—Ga
32 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 6
Н.М. Білявина, О.І. Наконечна, А.М. Курилюк, В.А. Макара
застосовані при дослідженні методики можна отримати на електронному ресурсі www.x-
ray.univ.kiev.ua.
Дослідженню сплавів потрійної системи Ti—Al—Ga передувала перевірка літератур них
відомостей щодо кількості та кристалічних структур сполук, які утворюються в подвійних
базисних системах Ti—Al і Ti—Ga при температурі побудови ізотермічного перерізу (850 °С).
Система Ti—Al. В цій системі досліджено 14 литих та відпалених протягом 1500 год при
850 °С сплавів (рис. 1) в областях концентрацій, які згідно з літературними даними відпо-
відають стехіометрії існуючих при цій температурі алюмінідів титану (табл. 1).
В результаті рентгенівського дослідження показано, що всі виготовлені сплави одно-
фазні і містять твердий розчин та основі α-Ti (α-(Ti, Al), розчинність алюмінію в якому при
850 °С становить 15 ат. % або сполуки Ti3Al, TiAl, r-TiAl2, TiAl3. Інших з зазначених в таб-
лиці сполук, а саме, сполук Ti0,72Al1,28, h-TiAl2, h-Ti5Al11, h-Ti2Al5, TiAl3, Ti5Al11 й Ti9Al23, в
відпалених при 850 °С сплавах не зафіксовано.
Система Ti — Ga. В цій системі досліджено 34 литих і відпалених протягом 150 год
при 950 °С та протягом 1500 год при 850 °С сплавів, склади яких наведені на рис.1.
Кристалографічні характеристики
сполук подвійних систем Ti—Al та Ti—Ga
Сполука
Температура, °С
і спосіб утворення1)
Структурний тип
або сингонія
Параметри гратки, нм
Література
a b c
Система Ti—Al
Ti3Al 1250, Pd Mg3Cd 0,5793 — 0,4655 [8, 10]
TiAl 1530, L CuAu I 0,2807 — 0,3970 [8, 10]
Ti0,72Al1,28 1445, P-1424, розпл. Ромб. 0,4026 0,3962 0,4026 [9, 10]
h-TiAl2 1400, P ZrGa2 1,2088 0,3946 0,4029 [9, 10]
r-TiAl2 1214, S HfGa2 0,3967 — 2,4297 [9, 10]
h-Ti5Al11 1416, P-1206, розпл. CuAl 0,3923 — 0,3938 [9, 10]
h-Ti2Al5 1215, S-970, розпл ? 0,3905 — 2,9196 [9, 10]
TiAl3 1340, P TiAl3 0,3849 — 0,8598 [9, 10]
Ti5Al11 1400, Pd-950, розпад Тетр. 0,391 — 1,652 [10]
Ti9Al23 1400, Pd -950, розпад Тетр. 0,394 — 3,346 [10]
Система Ti—Ga
Ti3Ga 1030, Pd Mg3Cd 0,5742 — 0,4635 [11, 12]
Ti2Ga 1500, L Ni2In 0,4514 — 0,5501 [11, 12]
h-Ti5Ga3 1425, L W5Si3 1,0222 — 0,5054 [11, 12]
r-Ti5Ga3 ?, S Mn5Si3 0,7906 — 0,5308 [11, 12]
Ti5Ga4 1235, L Ti5Ga4 0,7861 — 0,5452 [11, 12]
TiGa 1176, P AuCu I 0,2807 — 0,3970 [11, 12]
Ti2Ga3 1075, Pd Ti2Ga3 0,6284 — 0,4010 [11, 12]
TiGa2 1165, L HfGa2 0,3929 — 2,437 [11, 12]
TiGa3 925, P TiAl3 0,3789 — 0,8734 [11, 12]
1) Спосіб утворення: L — з рідкого стану, P — за перитектичною реакцією, Pd — за перитектоїдною ре-
акцією, S — в твердому стані.
33ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 6
Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С
В результаті дослідження встановлено, що відпалені при 850 °С сплави зі вмістом 25,
33,3, 37,5, 44,4, 50, 60, 66,6 й 75 ат.% галію практично однофазні та відповідають відомим в
літературі сполукам Ti3Ga, Ti2Ga, Ti5Ga3, Ti5Ga4, TiGa, Ti2Ga3, TiGa2 й TiGa3 відповідно
(див. таблицю). Таким чином показано, що фазові рівноваги в потрійній системі Ti—Al—Ga
при 850 °С формують усі вісім галідів титану (див. таблицю), а область гомогенності твер-
дого розчину на основі α-Ti (α-(Ti,Ga)) простягається до 12,5 ат. % галію.
Система Ti—Al—Ga. В потрійній системі Ti—Al—Ga досліджено 73 відпалених 1500 год
при 850 °С сплавів (багаті на титан сплави попередньо гомогенізували 150 год при 1000 °С)
(див. рис. 1). При виборі оптимальних складів сплавів, природно, опиралися на дані про
будову діаграм стану подвійних систем Ti—Al і Ti—Ga (див. таблицю), враховуючи наявну
ізоструктурність певних подвійних алюмінідів та галідів титану.
В результаті рентгенівського дослідження литих та відпалених при 850 °С сплавів
встановлено, що потрійні сполуки при взаємодії алюмінію та галію з титаном не утворю-
ються.
Титановий кут ізотермічного перерізу системи Ti—Al—Ga при 850 °С характеризується
широкою областю твердого розчину на основі α-Ti. При цьому, якщо α-титан в подвійних
системах Ti—Ga і Ti—Al за нашими даними розчиняє 12,5 ат. % галію та 15 ат. % алюмінію,
відповідно, то сумісна розчинність в ньому галію та алюмінію дещо вища.
Згідно з отриманими даними сполуки Ti3Al і Ti3Ga при 850 °С третій компонент прак-
тично не розчинюють, хоча за даними авторів [6] при більш високих температурах (900—
1000 °С) між цими ізоструктурними сполуками в системі Ti—Al—Ga існують неперервні
ряди твердих розчинів. Фазовий склад відпалених при 850 °С сплавів з 75 ат. % титану та
відпалених сплавів в прилеглій до неї області концентрацій вказує на існування в титаново-
му куті системи таких фазових полів: Ti3Al + Ti2(Ga,Al); Ti3Al + α-(Ti,Al,Ga) + Ti2(Ga,Al);
α-(Ti,Al,Ga) + Ti2(Ga,Al); Ti2(Ga,Al) +
+ Ti3Ga; α-(Ti,Al,Ga) + Ti3Ga.
Результати дослідження відпа-
лених при 850 °С сплавів на ізокон-
центратах 50, 33,3 та 25 ат. % титану
показують, що ізоструктурні сполу-
ки TiAl—TiGa, TiAl2—TiGa2 та TiAl3—
TiGa3 (див. таблицю) утворюють не-
перервні ряди твердих розчинів.
Збільшення в потрійних сплавах
періодів граток галідів Ti2Ga3, Ti5Ga4
та Ti2Ga свідчить, що на їх основі
утворюються обмежені тверді розчи-
ни Ti2(Ga,Al)3, Ti5(Ga,Al)4 і Ti2(Ga,Al),
області гомогенності яких витягне ні
вздовж відповідних ізоконцентрат ти-
тану до 15, 6 та 10 ат. % Al.
Рис. 2. Ізотермічний переріз діаграми ста-
ну системи Ti—Al—Ga при 850 °С
34 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 6
Н.М. Білявина, О.І. Наконечна, А.М. Курилюк, В.А. Макара
Слід зазначити також, що при температурі відпалу сплавів (850 °С) тверді розчини
між ізоструктурними сполуками Ti3Al—Ti3Ga в потрійній системі не утворюються, хоча
за даними авторів роботи [2] при більш високих температурах (900 та 1000 °С) цим спо-
лукам притаманне утворення неперервних рядів твердих розчинів.
Зазначені вище неперервні ряди твердих розчинів Ti(Al,Ga)3, Ti(Al,Ga)2, Ti(Al,Ga),
обмежені тверді розчини Ti2(Ga,Al)3, Ti5(Ga,Al)4, Ti2(Ga,Al), подвійні сполуки Ti3Al, Ti3Ga
і твердий розчин на основі α-Ti формують фазові поля, з урахуванням яких нами побудо-
вано ізотермічний переріз (850 °С) діаграми стану системи Ti—Al—Ga (рис. 2).
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Froes F.H., Eylon D. Titanium: Physical Metallurgy Processing, and Applications. ASM International.
Materials Park. Ohio, 2015. 44073-0002.
2. Глазунов С.Г., Ясинский К.К. Титановые сплавы для авиационной техники и других отраслей про-
мышленности. Технология легких сплавов. 1993. T. 7—8. C. 47—54.
3. Kitashima T., Suresh K.S., Yamabe-Mitarai Y., Iwasaki S. Tensile Strength and Impact Toughness of Gal lium-
Bearing Near-α Titanium alloys. Mater. Sci. Forum. 2014. 783. P. 619—623.
4. Cochis A., Azzimonti B., Chiesa R., Rimondini L., Gasik M.M. Metallurgical Gallium Additions to Titanium
Alloys Demonstrate a Strong Time-Increasing Antibacterial Activity without any Cellular Toxicity. ACS
Biomater. Sci. Eng. 2019. 5, № 6. P. 2815—2820.
5. Antonova N.V., Tretyachenko L.A., Velikanova T.Ya., Martsenyuk P.S. TiAl-TiGa section of the Ti-Al-Ga
system. J. Alloys and Compound. 1998. 264. P. 167—172. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(97)00257-0
6. Глазунов С.Г., Никишов О.А., Солонина О.П., Сорокина Л.В., Ермолова М.И., Тхоревская Ж.Д. Струк-
тура и свойства сплавов системы титан-алюминий-галлий. Технология легких сплавов. 1974. № 6,
С. 37—39.
7. Schuster J.C., Ipser Y. Phases and phase relations in the partial system TiAl3—TiAl. Z. Metallk. 1990. 81, № 6.
P. 389—396.
8. Корнилов И.И., Пылаева Е.И., Волкова М.А., Крипякевич П.И., Маркив В.Я. Фазовое строение спла-
вов двойной системы Ti—Al, содержащих от 0 до 30 ат. % Al. Докл. АН СССР. 1965. 161. № 4.
С. 843—846.
9. Okamoto H. Al—Ti (Aluminum-Titanium). J. Phase Equilibria. 2000. 21, № 3. P. 311. https://doi.
org/10.1361/105497100770340101
10. Batalu D., Cosmeleata G., Aloman A. Critical analysis of the Ti-Al phase diagrams. UPB Sci. Bull., Series B.
2006. 68, № 4. P. 77—90.
11. Antonova N.V., Tretyachenko L.A. Phase diagram of the Ti—Ga system. J. Alloys and Compounds. 2001.
317—318. P. 398—405.
12. Okamoto H. Ga-Ti (Gallium-Titanium). J. Phase Equilibria. 2002. 23, № 5. P. 457—458. https://doi.org/
10.1361/105497102770331505
Надійшло до редакції 12.01.2020
REFERENCES
1. Froes, F. H. (Ed.). (2015). Titanium: Physical Metallurgy, Processing, and Applications eBook. ASM In-
ternational, Materials Park. Ohio 44073-0002.
2. Glazunov, S. G. & Yasinskij, K. K. (1993). Titanovye splavy dlya aviatsionnoj tekhniki i drugikh otraslej
promy`shlennosti. Tekhnologiya legkikh splavov, 7-8, pp. 47-54 (in Russian).
3. Kitashima, T., Suresh, K. S., Yamabe-Mitarai, Y. & Iwasaki, S. (2014). Tensile Strength and Impact Toughness
of Gallium-Bearing Near-α Titanium alloys. Materials Science Forum, 783, pp. 619-623.
35ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 6
Ізотермічний переріз діаграми стану системи Ti—Al—Ga при 850 °С
4. Cochis, A., Azzimonti, B., Chiesa, R., Rimondini, L. & Gasik, M. M. (2019). Metallurgical Gallium Additions
to Titanium Alloys Demonstrate a Strong Time-Increasing Antibacterial Activity without any Cellular
Toxicity. ACS Biomater. Sci. Eng., 5, No. 6, pp. 2815-2820.
5. Antonova, N. V., Tretyachenko, L. A., Velikanova, T. Ya., &Martsenyuk, P. S. (1998). TiAl—TiGa section of
the Ti—Al—Ga system. J. Alloys and Compounds, 264, pp. 167-172. https://doi.org/10.1016/S0925-8388
(97)00257-0
6. Glazunov, S. G., Nikishov, O. A., Solonina, O. P., Sorokina, L. V., Ermolova, M. I. & Tkhorevskaya, Zh. D.
(1974). Struktura i svojstva splavov sistemy` titan-alyuminij-gallij. Tekhnologiya legkikh splavov, No. 6,
рр. 37-39 (in Russian).
7. Schuster, J. C. & Ipser, Y. (1990). Phases and phase relations in the partial system TiAl3—TiAl. Z. Me-
tallk., 81, No. 6, pp. 389-396.
8. Kornilov, I. I., Py`laeva, E. I., Volkova, M. A., Kripyakevich, P. I. & Markiv, V. Ya. (1965). Fazovoe stroenie
splavov dvojnoj sistemy` Ti—Al, soderzhashhikh ot 0 do 30 at. % Al. Dokl. akad. nauk. SSSR, 161, No. 4,
pp. 843-846 (in Russian).
9. Okamoto, H. (2000). Al—Ti (Aluminum-Titanium). J. Phase Equilibria, 21, No. 3, p. 311. https://doi.
org/10.1361/105497100770340101
10. Batalu, D., Cosmeleata, G. & Aloman, A. (2006). Critical analysis of the Ti-Al phase diagrams. UPB Sci.
Bull., Series B, 68, No. 4, pp. 77-90.
11. Antonova, N. V. & Tretyachenko, L. A. (2001) Phase diagram of the Ti—Ga system. Journal of Alloys and
Compounds, 317-318, pp. 398-405. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(00)01416-X
12. Okamoto, H. (2002) Ga—Ti (Gallium-Titanium). J. Phase Equilibria, 23, No. 5, pp. 457-458. https://doi.
org/10.1361/105497102770331505
Received 12.01.2020
Н.Н. Белявина, О.И. Наконечная,
А.Н. Курилюк, В.А. Макара
Киевский национальный университет им. Тараса Шевченко
E-mail: les@univ.kiev.ua
ИЗОТЕРМИЧЕСКОЕ СЕЧЕНИЕ ДИАГРАММЫ
СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ Ti—Al—Ga ПРИ 850 °С
В полном концентрационном интервале методом электродуговой плавки изготовлены сплавы двойных
базисных систем Ti—Al и Ti—Ga, а также сплавы тройной системы Ti—Al—Ga. С использованием метода
рентгеновской порошковой дифрактометрии изучен фазовый состав отожженных при 850 °С сплавов, в
результате чего подтверждены литературные сведения о существовании при температуре отжига сплавов
четырех алюминидов титана (Ti3Al, TiAl, r-TiAl2, TiAl3), восьми галидов титана (Ti3Ga, Ti2Ga, Ti5Ga3,
Ti5Ga4, TiGa, Ti2Ga3, TiGa2 и TiGa3), а также показано отсутствие образования в системе тройных соеди-
нений. Установлено, что изоструктурные соединения TiAl—TiGa, TiAl2—TiGa2 и TiAl3—TiGa3 образуют в
системе Ti-Al-Ga непрерывные ряды твердых растворов, в то время как на основе двойных галидов Ti2Ga3,
Ti5Ga4 и Ti2Ga существуют ограниченные твердые растворы, области гомогенности которых вытянуты до
15, 6 и 10 ат. % Al соответственно. Непрерывные ряды твердых растворов Ti(Al,Ga)3, Ti(Al,Ga)2, Ti(Al,Ga),
ограниченные твердые растворы Ti2(Ga,Al)3, Ti5(Ga,Al)4, Ti2(Ga,Al), двойные соединения Ti3Al, Ti3Ga и
твердый раствор на основе α-Ti (до 15 ат.% Al/Ga) формируют фазовые поля, с учетом которых в полном
концентрационном интервале построено изотермическое сечение диаграммы состояния системы Ti—Al—
Ga при 850 °С.
Ключевые слова: титан, алюминий, галлий, изотермическое сечение диаграммы состояния. рентгеновская
порошковая дифрактометрия.
36 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 6
Н.М. Білявина, О.І. Наконечна, А.М. Курилюк, В.А. Макара
N.N. Belyavina, О.І. Nakonechna,
A.N. Kuryliuk, V.A. Makara
Taras Shevchenko National University of Kyiv
E-mail: les@univ.kiev.ua
ISOTHERMAL SECTION OF THE Ti—Al—Ga SYSTEM AT 850 °С
Alloys of the Ti—Al and Ti—Ga binary systems, as well as alloys of the Ti—Al—Ga ternary system, are obtained
by the arc melting, annealed at 850 °С, and studied by the X-ray powder diffraction method. As a result, the exist-
ence of four binary aluminides (Ti3Al, TiAl, r-TiAl2, TiAl3) and eight binary galides (Ti3Ga, Ti2Ga, Ti5Ga3,
Ti5Ga4, TiGa, Ti2Ga3, TiGa2, TiGa3) at 850 °С is confirmed It is shown that ternary compounds are not formed
through the titanium, aluminum, and gallium interaction. TiAl—TiGa, TiAl2—TiGa2, and TiAl3—TiGa3 isos-
tructural compounds form continuous solid solutions in the Ti—Al—Ga system, while Ti2Ga3, Ti5Ga4, and Ti2Ga
binary galides form extended solid solutions up to 15, 6, and 10 at. % Al, respectively. Following phases are
the equilibrium ones in the system: continuous Ti(Al,Ga)3, Ti(Al,Ga)2, Ti(Al,Ga) solid solutions, extended
Ti2(Ga,Al)3, Ti5(Ga,Al)4, Ti2(Ga,Al) solid solutions, binary Ti3Al, Ti3Ga compounds, as well as the solid solu-
tion of the base of α-Ti metal (up to 15 at.% Al/Ga). As a result of this study, the isothermal section (850 °С) of
the Ti—Al—Ga system is constructued in the full concentration range.
Keywords: titanium, aluminum, gallium, isothermal section, X-ray powder diffraction.
|