Тонкая структура переходной зоны, образующаяся между расплавом NiAl и подложкой из W при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе

А.С. Щукин1, А.Е. Сычёв1
1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук Адрес: ИСМАН, ул. Академика Осипьяна, д.8, г. Черноголовка, Московская область, 142432, Россия
Аннотация
В работе были проведены эксперименты по взаимодействию W подложки c расплавом на основе Ni-Al в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). При соединении W-подложки с интерметаллидом NiAl в процессе СВС происходит формирование градиентного сварного соединения толщиной около 400 мкм. При исследовании микроструктуры переходного слоя в нём обнаружены дендриты фазы на основе W, псевдобинарная эвтектика NiAl-W, содержащая преципитаты W-содержащей фазы размером менее 50 нм. Для выявления тонких структурных составляющих переходной зоны было применено химическое травление в смеси 4 % HCl + 3 % H2O2, которое позволяет удалить интерметаллидную наплавку на основе NiAl с W-подложки. В основном химическое травление позволяет вытравить интерметаллидную матрицу NiAl, не взаимодействуя с W фольгой и фазами на основе W. В переходной зоне обнаружены дендриты W-содержащей фазы, имеющие оси 1, 2 и 3 порядков, что указывает на медленную скорость кристаллизации расплава. В результате химического травления в переходной зоне были обнаружены тонкие структурные составляющие в виде интенсивно ветвящихся пучков W-содержащих волокон, состоящих из нитей длиной около 10 мкм и толщиной 50 нм. На поверхности W подложки обнаружены столбчатые дендриты, растущие перпендикулярно к её поверхности, и глобулярные выделения фазы на основе W (80 ÷ 86  ат.  % W, 16 ÷ 14  ат.  % Ni и 0 ÷ 4 ат. % Al). Подобная модификация поверхности W подложки в результате её взаимодействия с расплавом Ni-Al способствует созданию прочного механического контакта между фольгой и формирующимся в процессе СВС-реакции интерметаллидом NiAl.
Получена: 12 апреля 2017   Исправлена: 06 июня 2017   Принята: 08 июня 2017
Просмотры: 27   Загрузки: 9
Ссылки
1.
S. Milenkovic, A. Schneider, G. Frommeyer. Intermetallics. 19(3), 342 – 349 (2011), doi: 10.1016 / j.intermet.2010.10.019
2.
A. W. Hassel, A. J. Smith, S. Milenkovic. Electrochimica Acta. 52(4), 1799 – 1804 (2006), doi: 10.1016 / j.electacta.2005.12.061
3.
A. W. Hassel, B. Bello-Rodriguez, A. J. Smith, Y. Chen, S. Milenkovic. Phys. Status Solidi B. 247(10), 2380 – 2392 (2010), doi: 10.1002 / pssb.201046433
4.
S. Milenkovic, S. Drensler, A. W. Hassel. Phys. Status Solidi A. 208(6), 1259 – 1264 (2011), doi: 10.1002 / pssa.201000968
5.
C. Fenster, A. J. Smith, A. Abts, S. Milenkovic, A. W. Hassel. Electrochemistry Communications. 10(8), 1125 – 1128 (2008), doi: 10.1016 / j.elecom.2008.05.008
6.
V. Cimalla et al. Journal of Nanomaterials. 2008, Article ID 638947 (2008), doi: 10.1155 / 2008 / 638947
7.
C. Zener. Trans. Met. Soc. AIME. 167, 550 – 595 (1946)
8.
J. D. Hunt, K. A. Jackson. Trans. Met. Soc. AIME. 236, 843 – 852 (1966)
9.
K. A. Jackson, J. D. Hunt. Trans. Met. Soc. AIME. 236, 1129 – 1141 (1966)
10.
B. E. Sundquist. Metall. Trans. 4, 1919 – 1934 (1973)
11.
M. Hillert. Acta Metall. 30, 1689 – 1696 (1982)
12.
H. E. Cline. Appl. Phys. Lett. 37, 1098 – 1100 (1980), doi: 10.1063 / 1.91886
13.
E. Brener, H. Müller-Krumbhaar, D. Temkin. Europhysics Letters. 17(6), 535 – 540 (1992), doi: 10.1209 / 0295 – 5075 / 17 / 6 / 010
14.
K. Kassner. Pattern formation in diffusion-limited crystal growth. Singapore: World Scientific. (1996), doi: 10.1142 / 9789812832023
15.
S. Milenkovic, A. W. Hassel, A. Schneider. Nano Letters. 6(4), 794 – 799 (2006), doi: 10.1021 / nl0514238
16.
S. Milenkovic, A. Coelho, R. Caram. Journal of Crystal Growth. 211(1-4), 485 – 490 (2000), doi: 10.1016 / S0022–0248 (99) 00783 – 6
17.
S. Milenkovic, R. Caram. Journal of Materials Processing Technology. 143 – 144, 629 – 635 (2003), doi: 10.1016 / S0924–0136 (03) 00449 – 7
18.
S. Takamura, N. Ohno, D. Nishijima, S. Kajita. Plasma and Fusion Research: Rapid Communications. 1, 51 (2006), doi: 10.1585 / pfr.1.051
19.
Yu. V. Martynenko, M. Yu. Nagel’. Plasma Physics Reports. 38(12), 996 – 999 (2012), doi: 10.1134 / S1063780X12110074
20.
A. E. Sytschev, D. Vrel, Yu. R. Kolobov, D. Yu. Kovalev, E. V. Golosov, A. S. Shchukin, S. G. Vadchenko. Int. Journal of SHS. 22(2), 110 – 113 (2013), doi: 10.3103 / S1061386213020118
21.
A. E. Sytschev, D. Vrel, Yu. R. Kolobov, I. D. Kovalev, E. V. Golosov, A. S. Shchukin, S. G. Vadchenko. Kompozity i nanostruktury. 2, 51 – 58 (2013). (in Russian) [А. Е. Сычев, D. Vrel, Ю. Р. Колобов, И. Д. Ковалев, Е. В. Голосов, А. С. Щукин, С. Г. Вадченко. Композиты и наноструктуры. 2, 51 – 58 (2013).]
22.
P. Brož, J. Buršík, Z. Stará. Monatshefte für Chemie. 136(11), 1915 – 1920 (2005), doi: 10.1007 / s00706‑005‑0391‑y
23.
K. Kornienko, V. Kublii, O. Fabrichnaya, N. Bochvar. Al-Ni-W (Aluminium — Nickel — Tungsten). In: Light Metal Systems. Part 3. Landolt-Börnstein — Group IV Physical Chemistry. (2005), doi: 10.1007 / 10915998_34
24.
V. I. Itin, Yu. S. Naiborodenko. High-temperature synthesis of intermetallic compounds. Tomsk: Tomsk. Univ. (1989) 214 p. (in Russian) [В. И. Итин, Ю. С. Найбороденко. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. 1989. 214 с.]
25.
N. P. Lyakishev. Constitution diagrams of binary metallic systems. Moskow: Mashinostroenie. 3 – 1, (1996) 872 p. (in Russian) [Н. П. Лякишев. Диаграммы состояния двойных металлических систем. М.: Машиностроение. 3 – 1, 1996. 872 с.]
26.
N. P. Lyakishev. Constitution diagrams of binary metallic systems. Moskow: Mashinostroenie. 1, (1996) 992 p. (in Russian) [Н. П. Лякишев Диаграммы состояния двойных металлических систем. М.: Машиностроение. 1, 1996. 992 с.]
27.
ASM Handbook. Vol. 3. Alloy Phase Diagrams. (1992) 1741 p.
28.
A. S. Shchukin, S. G. Vadchenko, A. E. Sytschev. Universities’ Proceedings. Powder Metallurgy and Functional Coatings. 2, 72 – 78 (2017). (in Russian) [А. С. Щукин, С. Г. Вадченко, А. Е. Сычёв. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2, 72 – 78 (2017).]
29.
M. C. Flemings. Solidification processing. McGraw-Hill Book Company, New York. (1974)