Самораспространяющийся высокотемпературный синтез, механическая активация и искровое плазменное спекание в системе 2Ni–Ti–Al

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Фаза Гейслера Ni2TiAl синтезирована двумя методами – самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (СВС) и искровым плазменным спеканием (ИПС). Активация смеси 2Ni + Ti + Al продолжительностью 5 мин позволила реализовать полное сгорание образца. При увеличении продолжительности механоактивации (МА) образцы не догорали до конца. Фаза Гейслера Ni2TiAl является основной в продуктах СВС. Максимальное значение удельной намагниченности зафиксировано у исходной смеси 2Ni + Ti + Al, максимальная коэрцитивная сила – у смеси, активированной 30 мин. По результатам элементного анализа и РФА, в составе компактных образцов, полученных ИПС, преобладает фаза Гейслера Ni2TiAl. По результатам РФА, в составе компактного образца, полученного ИПС после МА в течение 5 мин, зафиксированы рефлексы единственной фазы – Ni2TiAl. Компактный образец, полученный из смеси, активированной 10 мин, обладает максимальной микротвердостью и плотностью. Минимальная микротвердость зафиксирована у спеченного образца после МА смеси 2Ni + Ti + Al в течение 5 мин. Компактные образцы, полученные из МА-смеси (5 мин) и из продуктов синтеза МА-смеси 2Ni + Ti + Al (5 мин), обладают минимальными значениями плотности.

Об авторах

Н. А. Кочетов

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова

Email: kolyan_kochetov@mail.ru
ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, 142432 Россия

Ю. Г. Морозов

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова

ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, 142432 Россия

К. В. Кусков

Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Ленинский пр., 4, стр. 1, Москва, 119049 Россия

Список литературы

  1. Мержанов А.Г., Боровинская И.П. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений // ДАН. 1972. Т. 204. № 2. С. 366–369.
  2. Awotunde M.A., Ayodele O.O., Adegbenjo A.O., Okoro A.M., Shongwe M.B., Olubambi P.A. NiAl Intermetallic Composites: a Review of Processing Methods, Reinforcements and Mechanical Properties // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2019. V. 104. P. 1733–1747. https://doi.org/10.1007/s00170-019-03984-9
  3. Zhou Q., Hu Q.W., Wang B., Zhou B.B., Chen P.W., Liu R. Fabrication and Characterization of the NiAl Energetic Structural Material with High Energy Density and Mechanical Properties // J. Alloys Compd. 2020. V. 832. 154894. https://doi.org/ 10.1016/j.jallcom.2020.154894
  4. Sanin V.N., Ikornikov D.M., Andreev D.E., Yukhvid V.I., Levashov E.A., Pogozhev Yu.S. Cast NiAl/Ni20Al3B6 Composites by Centrifugal SHS // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2014. V. 23. № 4. P. 232–239 https://doi.org/10.3103/S1061386214040098
  5. Кочетов Н.А. Влияние содержания титана и механической активации на горение в системе Ni–Al–Ti // Физика горения и взрыва. 2021. Т. 57. № 6. С. 32–41. https://doi.org/10.15372/FGV20210604
  6. Sytschev A.E., Kochetov N.A., Lazarev P.A., Morozov Yu.G., Vadchenko S.G., Kovalev I.D., Busurina M.L. Combustion Synthesis and Magnetic Properties of Ni–Al–Mn Based Alloy // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2022. V. 31. № 2. P. 95–103. https://doi.org/10.3103/S106138622202011X
  7. Кочетов Н.А. Влияние содержания магния и механической активации на горение в системе Ni + Al + Mg // Хим. физика. 2022. Т 41. № 7. С. 39–46. https://doi.org/10.31857/S0207401X2207007X
  8. Кочетов Н.А., Ковалев И.Д. Влияние содержания кобальта и механической активации на горение в системе Ni + Al + Co // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 4. С. 66–73. https://doi.org/10.31857/S0207401X24040087
  9. Sidnov K.P., Belov D.S., Ponomareva A.V., Abrikosov I.A., Zharmukhambetova A.M., Skripnyak N.V., Barannikova S.A., Rogachev A.S., Rouvimov S., Mukasyan A.S. Effect of Alloying on Elastic Properties of Ternary Ni–Al–Ti System: Experimental Validation // J. Alloys Compd. 2020. V. 832. P. 534–541. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.07.051
  10. Kopit Y. The Ability of Systems Based on Ni, Al and Ti to be Synthesized by Self-Propagating High-Temperature Synthesis (SHS) // Intermetallics. 2001. V. 9. P. 387–393.
  11. Graf T., Felser C., Parkin S.S.P. Simple Rules for the Understanding of Heusler Compounds // Prog. Solid State Chem. 2011. V. 39. № 1. P. 1–50. https://doi.org/10.1016/j.progsolidstchem. 2011.02.001
  12. Lin W., Freeman A.J. Cohesive Properties and Electronic Structure of Heusler L21-phase Compounds Ni2XAl (X = Ti, V, Zr, Nb, Hf, and Ta) // Phys. Rev. B. 1992. V. 45. № 1. P. 61–68. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.45.61
  13. Sidnov K., Belov D.S. Heusler Phases Ni2AlM (M = Ti, Zr, Hf, Nb) by SHS Method // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2019. V. 28. № 4. P. 279–280. https://doi.org/ 10.3103/S1061386219040125
  14. Sreenivasa Reddy P.V., Kanchana V. Ab initio Study of Fermi Surface and Dynamical Properties of Ni2XAl (X = Ti, V, Zr, Nb, Hf and Ta) // J. Alloys Compd. 2014. V. 616. P. 527–534. https://doi.org/10.1016/J.JALLCOM.2014.07.020
  15. Корчагин М.А., Григорьева Т.Ф., Бохонов Б.Б., Шарафутдинов М.Р., Баринова А.П., Ляхов Н.З. Твердофазный режим горения в механически активированных СВС-системах. I. Влияние продолжительности механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горения // Физика горения и взрыва. 2003. Т. 39. № 1. С. 51–59.
  16. Корчагин М.А. Тепловой взрыв в механически активированных низкокалорийных составах // Физика горения и взрыва. 2015. Т. 51. № 5. С. 77–86. https://doi.org/10.15372/FGV20150509
  17. Корчагин М.А., Филимонов В.Ю., Смирнов В.Е., Ляхов Н.З. Тепловой взрыв в механически активированной смеси 3Ni + Al // Физика горения и взрыва. 2010. Т. 46. № 1. С. 48–53.
  18. Kochetov N.A., Sytschev A.E. Effects of Magnesium on Initial Temperature and Mechanical Activation on Combustion Synthesis in Ti–Al–Mg System // Mater. Chem. Phys. 2021. V. 257. P. 123727. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.123727
  19. Vadchenko S.G. Gas Emission During Combustion of Mechanically Activated Ni–Al Mixtures // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2016. V. 25. № 4. P. 210–214. https://doi.org/10.3103/S1061386216040105
  20. Vadchenko S.G. Gas Release During Combustion of Ti + 2B Films: Influence of Mechanical Alloying // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2015. V. 24. № 2. P. 90–93. https://doi.org/10.3103/S1061386215020107
  21. Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С. Влияние начальной температуры и механической активации на режим и закономерности синтеза в системе Ti + Al // Физика горения и взрыва. 2020. Т. 56. № 3. С. 69–77. https://doi.org/10.15372/FGV20200307
  22. Dusza J., Švec P., Girman V., Sedlák R., Castle E.G., Csanádi T., Kovalčíková A., Reece M.J. Microstructure of (Hf-Ta-Zr-Nb)C High-Entropy Carbide at Micro and Nano/Atomic Level // J. Eur. Ceram. Soc. 2018. V. 38. P. 4303–4307. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2018.05.006
  23. Castle E., Csanádi T., Grasso S., Dusza J., Reece M. Processing and Properties of High-Entropy Ultra-High Temperature Carbides // Sci. Rep. 2018. V. 8. 8609. https://doi.org/10.1038/s41598-018-26827-1
  24. Csanádi T., Castle E., Reece M., Dusza J. Strength Enhancement and Slip Behaviour of High-Entropy Carbide Grains During Micro-Compression // Sci. Rep. 2019. V. 9. 10200. https://doi.org/10.1038/s41598-019-46614-w
  25. Кочетов Н.А., Рогачев А.С., Ковалев Д.Ю., Щукин А.С., Вадченко С.Г. Получение высокоэнтропийного сплава Fe–Cr–Co–Ni–Ti механическим сплавлением и электроискровым плазменным спеканием порошковой смеси // Изв. вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2021. Т. 15. № 2. С. 4–12.
  26. Suárez M., Fernández A., Menéndez J.L., Torrecillas R., Kessel H.U., Hennicke J., Kirchner R., Kessel T. Challenges and Opportunities for Spark Plasma Sintering: a Key Technology for a New Generation of Materials. Sintering Applications. 2013. Chapter 13. P. 319–342. https://doi.org/10.5772/53706
  27. Weston N.S., Derguti F., Tudball A., Jackson M. Spark Plasma Sintering of Commercial and Development Titanium Alloy Powders. // J. Mater. Sci. 2015. V. 50. P. 4860–4878. https://doi.org/10.1007/s10853-015-9029-6
  28. Кочетов Н.А., Ковалев И.Д. Рентгенографическое исследование структурных изменений при механической активации смеси Ni + Al с использованием порошков никеля, полученных разными способами // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 2. С. 215–218. https://doi.org/10.1134/S0002337X19020052
  29. Мержанов А.Г., Рогачев А.С., Умаров Л.М., Кирьяков Н.В. Экспериментальное исследование газовой фазы, образующейся в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Физика горения и взрыва. 1997. Т. 33. № 4. С. 55–64.
  30. Kamynina O.K., Rogachev A.S., Sytschev A.E., Umarov L.M. Spontaneous Deformation During Self-Propagating High-Temperature Synthesis. // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2004. V. 13. № 3. P. 193–204.
  31. Камынина О.К., Рогачев А.С., Умаров Л.М. Динамика деформации реагирующей среды при безгазовом горении // Физика горения и взрыва. 2003. Т. 39. № 5. С. 69–73.
  32. Сеплярский Б.С. Природа аномальной зависимости скорости горения безгазовых систем от диаметра // Докл. РАН. 2004. Т. 396. № 5. С. 640–643.
  33. Рогачёв А.С., Мукасьян А.С. Горение гетерогенных наноструктурных систем (обзор) // Физика горения и взрыва. 2010. Т. 46. № 3. С. 3–30.
  34. Wen C.E., Kobayashi K., Sugiuama A., Nishio T., Matsumoto A. Synthesis of Nanocrystallite by Mechanical Alloying and in situ Observation of their Combustion Phase Transformation in Al3Ti // J. Mater. Sci. 2000. V. 35. P. 2099–2105. https://doi.org/10.1023/A:1004763713031
  35. Yudin S.N., Kasimtsev A.V., Korotitskiy A.V., Sviridova T.A., Markova G.V., Volodko S.S., Nepapushev A.A., Moskovskikh D.O. Bulk Nb3Al Intermetallic Compound: Synthesis and High-Temperature Properties // Mater. Sci. Eng. 2020. V. 790. 139715. https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139715

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025