Синтез литых термостойких сплавов алюминида никеля с боридом вольфрама

Получена: 06 декабря 2016; Исправлена: 11 апреля 2017; Принята: 25 апреля 2017
Цитирование: В.В. Гостищев, И.А. Астапов. Синтез литых термостойких сплавов алюминида никеля с боридом вольфрама. Письма о материалах. 2017. Т.7. №2. С.151-154
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410‑3535‑2017‑2‑151‑154

Аннотация

Алюминиды никеля композитной структуры, упрочненные включениями тугоплавких соединений переходных металлов, обладают большими потенциальными возможностями в плане создания новых материалов с повышенной прочностью и термостойкостью. Разнообразие составов легирующих систем позволяет получать композиционные материалы разного типа с комплексом улучшенных характеристик. В работе представлены экспериментальные результаты по получению материалов на основе интерметаллидной матрицы NiAl с включениями борида вольфрама. Определены термодинамические параметры последовательных реакций, лежащих в основе получения композиционных материалов, которые указывают на высокую вероятность протекания двухстадийного процесса синтеза. Показано, что фазообразование происходит в результате термически сопряженных экзотермических реакций в системах NiO-Al и WO3-B2O3-Al. Установлено, что для создания оптимальных условий образования интерметаллидов NiAl, Ni2Al3 необходимо обеспечить избыток алюминия (около 40%) в составе исходной шихты. Показано, что введение инертных добавок CaF2 (15%) в шихту приводит к максимальному выходу (около 85%) металла в сплав. Увеличение концентрации B2O3 в составе исходной шихты WO3:B2O3=1:0,15 до 1:0,45 повышает объемное содержание борида вольфрама в синтезированном сплаве. Понижение температуры при этом служит причиной образования двух интерметаллидных фаз NiAl и Ni2Al3. По результатам элементного, рентгенофазового анализов и растровой электронной микроскопии композиционные материалы представлены фазами NiAl и Ni2Al3 с включениями борида вольфрама WB. Объемное содержание WB для сплава NiAl-WB составило 15%, для сплава NiAl, Ni2Al3-WB 25%. Микротвердость интерметаллидной матрицы NiAl составляет 3,5-4,5 ГПа. Микротвердость включений борида вольфрама WB (6,3-9,9 ГПа) ниже теоретической, которая не ниже 20 ГПа, что связано с растворением в этой фазе до 5% мас. никеля.

Ссылки (13)

1. K. B. Povarova, A. A. Drozdov, N. K. Kazanskaya et al. Russ. Metall. 3 (2011), 209 - 220 (2011). Crossref
2. K. B. Povarova, N. K. Kazanskaya, A. A. Drozdov, A. E. Morozov. Russ. Metall. 5 (2007), 380 - 386 (2007). Crossref
3. V. N. Sanin, D. M. Ikornikov, V. I. Yukhvid, E. A. Levashov Centrifugal SHS-metallurgy of nickel aluminide based cast alloys, high-alloyed by boron. Non-ferrous metals. 11 (863), 83 - 89 (2014). (in Russian) [В. Н. Санин, Д. М. Икорников, В. И. Юхвид, Е. А. Левашов. Центробежная СВС-металлургия литых сплавов на основе алюминида никеля, высоколегированных бором. Цветные металлы. 11 (863), 83 - 89 (2014).].
4. J. A. Hawk, D. E. Alman. Wear. 1 (225-229), 544 - 556. (1999). Crossref
5. R. D. Noebe, R. R. Bowman, M. V. Nathal. Physical Metallurgy and processing of Intermetallic Compounds. Book. (1996) 212 - 296. Crossref
6. M. H. Enayati, F. Karimzadeh, S. Z. Anvari. J. Mater. Process. Technol. 1 - 3 (200) 312 - 315 (2008). Crossref
7. O. A. Skachkov, K. B. Povarova, A. A. Drozdov, A. E. Morozov. Russ. Metall. 5 (2012), 431 - 434 (2012). Crossref
8. V. I. Yukhvid High-temperature liquid-phase SHS processes: new trends and challenges. Non-ferrous metallurgy. 5, 62 - 78 (2006) [В. И. Юхвид Высокотемпературные жидкофазные СВС-процессы: новые направления и задачи. Цветная металлургия. 5, 62 - 78 (2006).].
9. A. G. Merzhanov, V. I. Yukhvid, I. P Borovinskaya. SHS cast refractory inorganic compounds. Reports of the Academy of Sciences of the USSR. 1 (255), 120 - 124 (1980) [А. Г. Мержанов, В. И. Юхвид, И. П. Боровинская И. П. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез литых тугоплавких неорганических соединений // Доклады АН СССР. 1 (255), 120 - 124 (1980).].
10. V. N. Sanin, D. E. Andreev, V. I. Yukhvid. Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 3 (54), 274 - 279 (2013). Crossref
11. Gostishchev V. V, Astapov I. A., Medneva A. V. Synthesis of composites based on nickel aluminide and molybdenum borides. Voprosy materialovedeniya. 4(48). 45 - 50 (2015) (in Russian) [Гостищев В. В., Астапов И. А., Меднева А. В. Получение композитов на основе алюминида никеля и боридов молибдена. Вопросы материаловедения. 4(48). 45 - 50 (2015)].
12. Gostishchev V. V, Astapov I. A., Khimukhin S. N. Poluchenie nikel-alyuminievyx splavov s boridami volframa i molibdena metodom SVS-metallurgii. Materialovedenie. 12. 25 - 29 (2016) (in Russian) [Гостищев. В. В., Астапов И. А., Химухин С. Н. Получение никель-алюминиевых сплавов с боридами вольфрама и молибдена методом СВС-металлургии. Материаловедение. 12. 25 - 29 (2016)].
13. Levashov E. A., Rogachev A. S., Kurbatkina V. V., Maskimov Ju. M., Juhvid V. I. Perspektivnye materialy i tehnologii samorasprostranjajushhegosja vysokotemperaturnogo sinteza. Uchebnoe posobie. Moscow, NUST MISIS, (2011). 377 p. (in Russian) [Левашов Е. А., Рогачев А. С., Курбаткина В. В., Маскимов Ю. М., Юхвид В. И. Перспективные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Учебное пособие. Москва. Изд. дом МИСиC. (2011). 377 с.].

Другие статьи на эту тему