Моделирование окисления TiAl и Ti3Al

Научные сотрудники молодежной лаборатории Института физики прочности и материаловедения СО РАН опубликовали статью, в которой исследуется динамика начальной стадии окисления интерметаллидов TiAl и Ti₃Al.

Эти сплавы получают методами порошковой металлургии и посредством аддитивных технологий, вследствие чего их структура состоит из зёрен размером от микро до нано. TiAl и Ti₃Al используют для изготовления деталей турбин, автомобильных двигателей и наносят в качестве защитных покрытий. При температурах выше 850 °C эти интерметаллиды активно окисляются не только из-за химического состава, но и вследствие активации диффузии кислорода по границам зёрен.

В настоящей работе с использованием двумерной математической модели, в которой зёрна и их тройные стыки выделены явно, получено численное решение и проанализирована его точность. Продемонстрировано сравнение динамики окисления TiAl и Ti₃Al с разными диффузионными и кинетическими свойствами зёрен. Полученные зависимости согласуются с данными из литературы.

Двумерное распределение концентрации кислорода и оксидов

На рисунке отображено распределение концентрации кислорода и оксидов в ходе следующих реакций:
TiAl = Ti + Al;
Ti + Al = TiAl;
Ti + O = TiO;
TiO + O = TiO₂;
2Al + 3O = Al₂O₃;
Ti₃Al = TiAl + 2Ti;
TiAl + 2Ti = Ti₃Al.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2022-0003. Результаты опубликованы в журнале «Учёные записки Казанского университета».

Источник: ИФПМ СО РАН.