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

Получена: 12 апреля 2017; Исправлена: 06 июня 2017; Принята: 08 июня 2017
Цитирование: А.С. Щукин, А.Е. Сычёв. Тонкая структура переходной зоны, образующаяся между расплавом NiAl и подложкой из W при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе. Письма о материалах. 2017. Т.7. №3. С.244-248
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2017-3-244-248

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.

Ссылки (29)

1. S. Milenkovic, A. Schneider, G. Frommeyer. Intermetallics. 19(3), 342 - 349 (2011). Crossref
2. A. W. Hassel, A. J. Smith, S. Milenkovic. Electrochimica Acta. 52(4), 1799 - 1804 (2006). Crossref
3. A. W. Hassel, B. Bello-Rodriguez, A. J. Smith, Y. Chen, S. Milenkovic. Phys. Status Solidi B. 247(10), 2380 - 2392 (2010). Crossref
4. S. Milenkovic, S. Drensler, A. W. Hassel. Phys. Status Solidi A. 208(6), 1259 - 1264 (2011). Crossref
5. C. Fenster, A. J. Smith, A. Abts, S. Milenkovic, A. W. Hassel. Electrochemistry Communications. 10(8), 1125 - 1128 (2008). Crossref
6. V. Cimalla et al. Journal of Nanomaterials. 2008, Article ID 638947 (2008). Crossref
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). Crossref
13. E. Brener, H. Müller-Krumbhaar, D. Temkin. Europhysics Letters. 17(6), 535 - 540 (1992). Crossref
14. K. Kassner. Pattern formation in diffusion-limited crystal growth. Singapore: World Scientific. (1996). Crossref
15. S. Milenkovic, A. W. Hassel, A. Schneider. Nano Letters. 6(4), 794 - 799 (2006). Crossref
16. S. Milenkovic, A. Coelho, R. Caram. Journal of Crystal Growth. 211(1-4), 485 - 490 (2000). Crossref
17. S. Milenkovic, R. Caram. Journal of Materials Processing Technology. 143 - 144, 629 - 635 (2003). Crossref
18. S. Takamura, N. Ohno, D. Nishijima, S. Kajita. Plasma and Fusion Research: Rapid Communications. 1, 51 (2006). Crossref
19. Yu. V. Martynenko, M. Yu. Nagel’. Plasma Physics Reports. 38(12), 996 - 999 (2012). Crossref
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). Crossref
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). Crossref
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). Crossref
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).

Цитирования (3)

1.
V. Prokof’ev, T. Khudyakova. J. Phys.: Conf. Ser. 1115, 042032 (2018). Crossref
2.
A. S. Shchukin, A. E. Sytschev. Phys. Metals Metallogr. 120(9), 848 (2019). Crossref
3.
R. M. Gabbasov, A. M. Shulpekov, V. D. Kitler. Int. J Self-Propag. High-Temp. Synth. 29(1), 52 (2020). Crossref