ОСОБЕННОСТИ МЕХАНОАКТИВИРОВАННОГО САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА В ПОРОШКОВОЙ СМЕСИ СИСТЕМЫ Ti–Al–C: SRYORS

Александр Андреевич  Ситников; Алексей Викторович   Собачкин; Марина Владимировна  Логинова; Валерий Юрьевич   Филимонов; Владимир Иванович  Яковлев; Андрей Юрьевич   Мясников; Анастасия Александровна   Попова; Юрий Николаевич Камышов; Александр Викторович   Собачкин

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2026.01.036

Авторы

Александр Андреевич Ситников Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова https://orcid.org/0000-0002-4023-0869
Алексей Викторович Собачкин Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова https://orcid.org/0000-0001-9159-1122
Марина Владимировна Логинова Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова https://orcid.org/0000-0001-6518-3598
Валерий Юрьевич Филимонов Институт водных и экологических проблем СО РАН https://orcid.org/0000-0003-0229-7058
Владимир Иванович Яковлев Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова https://orcid.org/0000-0002-5635-5981
Андрей Юрьевич Мясников Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН
Анастасия Александровна Попова Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова https://orcid.org/0009-0002-2863-9546
Юрий Николаевич Камышов Барнаульский юридический институт МВД России https://orcid.org/0009-0003-5364-8548
Александр Викторович Собачкин Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова https://orcid.org/0009-0005-4131-4019

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2026.01.036

Ключевые слова:

МАХ-фазы, Ti-Al-С, механическая активация, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, струк-турные параметры, фазовый состав

Аннотация

В представленной работе проводили исследования по влиянию механической активации на структурно-фазовое состояние порошковых реагентов системы Ti-Al-C, а также выявили особенности реализации самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в подготовленной смеси. Для проведения исследований использовались составы: 1) 78% Ti + 14% Al + 8% C; 2) 80% Ti + 12% Al + 8% C; 3) 81% Ti + 10% Al + 9% C. Механическая обработка порошковых смесей осуществлялась в планетарной шаровой мельницы АГО-2. Длительность обработки составила 7 минут при энергонапряженности 40 g. Механоактивация этих составов приводит к повышению диффузного фона, уменьшению интенсивностей дифракционных отражений компонентов смеси и уширению пиков, а также появляются микродеформации. В зависимости от соотношения компонентов структурные параметры могут как увеличиваться по сравнению с исходными, так и уменьшаться. После реализации высокотемпературного синтеза в порошковой смеси Ti + Al + C установлено, что продукт реакции содержит МАХ-фазы Ti₂AlC и Ti₃AlC₂, карбид титана TiC, а также непрореагировавший C. Температура воспламенения составила 1235 ± 15 °C, максимальные температуры синтеза достигают 1800 ± 15 °C. При двухминутной высокотемпературной выдержке наблюдается стабилизация продуктов реакции, что выражается в уменьшении уровня диффузного фона на дифрактограммах

Библиографические ссылки

Barsoum M. MAX phases: properties of machinable ternary carbides and nitrides. Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2013. 436 p. DOI 10.1002/9783527654581.

Pang W.K., Low I.M. Understanding and improving the thermal stability of layered ternary carbides in ceramic matrix composites, in: Low I.M. (Eds.), Advances in Ceramic Matrix Composites. Woodhead Publishing Limited, Philadelphia, 2014. P. 340–368.

Damage accumulation and hysteretic behavior of MAX phase materials / B. Poon [et. al.] // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2011. Vol. 59, Iss. 10. P. 2238–2257. DOI 10.1016/j.jmps.2011.03.012.

Electrical, thermal, and elastic properties of the MAX-phase Ti2SC / T. H. Scabarozi [et. al.] // Journal of Applied Physics. 2008. Vol. 104, Iss. 3. P. 033502. DOI 10.1063/1.2959738.

Nb4AlC3: A new compound belonging to the MAX phases / C. Hu [et. al.] // Scripta Materialia. 2007. Vol. 57, Iss. 10. P. 893–896. DOI 10.1016/j.scriptamat.2007.07.038.

Structure of a new bulk Ti5Al2C3 MAX phase produced by the topotactic transformation of Ti2AlC / N. J. Lane [et. al.] // Journal of the European Ceramic Society. 2012. Vol. 32, Iss. 12. P. 3485–3491. DOI 10.1016/j.jeurceramsoc.2012.03.035.

Mo2TiAlC2: A new ordered layered ternary carbide / B. Anasori [et. al.] // Scripta Materialia. 2015. Vol. 101. P. 5–7. DOI 10.1016/j.scriptamat.2014.12.024.

Synthesis and mechanical properties of TiB2/Ti2AlN composites fabricated by hot pressing sintering / S. Lu [et. al.] // Journal of the Ceramic Society of Japan. 2018. Vol. 126, Iss. 11. P. 900–905.

Tzenov N. V., Barsoum M. W. Synthesis and Characterization of Ti3AlC2 // Journal of the American Ceramic Society. 2000. Vol. 83, Iss. 4. P. 825–832. DOI 10.1111/j.1151-2916.2000.tb01281.x.

Влияние элементного порошкового сырья на формирование пористого каркаса МАХ-фазы Ti3AlC2 при получении методом СВС / Д. М. Давыдов [и др.] // Вектор науки ТГУ. 2021. № 3. С. 37–47. DOI 10.18323/2073-5073-2021-3-37-47.

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез в системе Ti-Al-C-B / Е. А. Амосов [и др.] // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия Технические науки. 2017. № 2. С. 161–171.

Влияние газифицирующих добавок на фазовый состав продуктов горения при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе МАХ-фаз в системе Ti-C-Al / А. Ф. Федотов [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16, № 6. С. 50–55.

Получение алюмокерамических каркасных композитов на основе МАХ-фазы Ti2AlC методом СВС-прессования / А. Ф. Федотов [и др.] // Известия вузов. Цветная металлургия. 2015. № 6. С. 53–62. DOI 10.17073/0021-3438-2015-6-53-62.

Effect of Mechanical Activation on Ti3AlC2 Max Phase Formation under Self-Propagating High-Temperature Synthesis // A. Yu. Potanin [et. al.] // Eurasian Chemico-Technological Journal. 2015. Vol. 17, № 3. P. 233–242. DOI 10.18321/ectj249.

Electronic and structural properties of the layered ternary carbide Ti3AlC2 / Y. C. Zhou [et. al.] // Journal of Materials Chemistry. 2001. Vol. 11, Iss. 9. P. 2335–2339. DOI 10.1039/B101520F.

Dudina D. V., Bokhonov B. B. Materials Development Using High-Energy Ball Milling: A Review Dedicated to the Memory of M.A. Korchagin // Journal of Composites Science. 2022. Vol. 6, Iss. 7. P. 188. DOI 10.3390/jcs6070188

Собачкин А. В. Стимулированный высокотемпературный синтез в структурно-измененной порошковой смеси на основе системы Ti–Al : дис. … д-ра техн. наук. Барнаул, 2025. 329 с.

Yadav T.P., Yadav R.M., Singh D.P. Mechanical milling: A top down approach for the synthesis of nanomaterials and nanocomposites // Nanoscience and Nanotechnology. 2012. Vol 2, Iss. 3. P. 22–48. doi 10.5923/j.nn.20120203.01.

Sobachkin A. V., Sitnikov A. A., Myasnikov A. Y. Effect of mechanical activation and gamma-irradiation on structural-phase state of Ti-Al-C powder reagents // Defect and Diffusion Forum. 2021. Vol. 410. P 674–679. DOI 10.4028/www.scientific.net/DDF.410.674.