Синтез пористых NiAl-Ni3Al сплавов для несущей металлической основы твёрдооксидных топливных элементов

А.С. Мазной, А.И. Кирдяшкин, В.Д. Китлер, А.Н. Гущин, А.А. Соловьёв, И.В. Ионов показать трудоустройства и электронную почту
Получена 27 августа 2015; Принята 21 декабря 2015;
Цитирование: А.С. Мазной, А.И. Кирдяшкин, В.Д. Китлер, А.Н. Гущин, А.А. Соловьёв, И.В. Ионов. Синтез пористых NiAl-Ni3Al сплавов для несущей металлической основы твёрдооксидных топливных элементов. Письма о материалах. 2015. Т.5. №4. С.491-496
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2015-4-491-496

Аннотация

В настоящей работе исследовался процесс получения тонкопористых изделий из сплава состава Ni+20%Al, заключающийся в использовании для спекания материала экзотермического эффекта образования интерметаллидов Ni3Al и NiAl. Процесс спекания проводился методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, организованном в режиме теплового взрыва в условиях теплопотерь. Здесь, тонкий цилиндрический образец, спрессованный из реакционной смеси порошков никеля и алюминия, зажимался между стальными обкладками и данная компоновка подвергалась плавному нагреву до температуры начала экзотермической реакции. В ходе реакции тепло из образца отводится в обкладки, что позволяет сохранять размер и форму материала при тепловом взрыве. Методами стереометрической металлографии исследованы зависимости параметров поровой структуры продуктов синтеза, таких как средние размеры элементов скелета, закрытых и открытых пор, удельная поверхность и доля открытой пористости, от общей пористости реакционных образцов и их толщины. Установлены особенности поровой структуры синтезированных материалов, обусловленные влиянием температурных градиентов, возникающих в образце в процессе теплового взрыва. Показано влияние температурной обработки синтезированных материалов в инертной среде при температурах 850 ÷ 1250 оС на их поровую структуру, фазовый состав, газопроницаемость и прочность. Получены пористые образцы состава Ni3Al-NiAl имеющие толщину 0,5 ÷ 4 мм, пористость 0,39 ÷ 0,57, размер транспортных пор 4,5 ÷ 7 мкм; установлены условия, при которых продукты синтеза обладают оптимальными свойствами для использования в качестве несущей основы твёрдооксидных топливных элементов.

Ссылки (27)

1. M. C. Tucker. Journal of Power Sources. 195 (15), 4570 - 4582 (2010). Crossref
2. Y. B. Matus, L. C. De Jonghe, C. P. Jacobson, S. J. Visco.Solid State Ionics. 176 (5-6), 443 - 449 (2005). Crossref
3. P. Blennow, J. Hjelm, T. Klemenso, S. Ramousse, A. Kromp, A. Leonide, A. Weber. Journal of Power Sources. 196 (17), 7117 - 7125 (2011). Crossref
4. Y. Matsuzaki, I. Yasuda. Journal of the ElectrochemicalSociety. 148(2), A126‐A131(2001). Crossref
5. P. Szabo, J. Arnold, T. Franco, M. Gindrat, A. Refke, A. Zagst, A. Ansar. Solid Oxide Fuel Cells 11 (Sofc-Xi).25 (2), 175 - 185 (2009). Crossref
6. V. A. Sadykov, V. V. Usoltsev, Y. E. Fedorova, V. A. Sobyanin, P. V. Kalinin, A. V. Arzhannikov, A. Y. Vlasov, M. V. Korobeinikov, A. A. Bryazgin, A. N. Salanov, M. R. Predtechenskii, O. F. Bobrenok, A. S. Ulikhin, N. F. Uvarov, O. L. Smorygo, A. F. Il’yushchenko, V. Y. Ul’yanitskii, S. B. Zlobin. RussianJournal of Electrochemistry. 47 (4), 488 - 493 (2011). Crossref
7. H. J. Grabke. Intermetallics. 7 (10), 1153 - 1158 (1999). Crossref
8. H. X. Dong, Y. Jiang, Y. H. He, J. Zou, N. P. Xu, B. Y. Huang, C. T. Liu, P. K. Liaw. Materials Chemistryand Physics. 122 (2-3), 417 - 423 (2010). Crossref
9. A. A. Solovyev, N. S. Sochugov, S. V. Rabotkin, A. V. Shipilova, I. V. Ionov, A. N. Kovalchuk, A. O. Borduleva. Applied Surface Science. 310, 272 - 277(2014). Crossref
10. C. B. Lee, J. M. Bae. Journal of Power Sources. 176 (1), 62 - 69 (2008). Crossref
11. K. Morsi. Materials Science and Engineering a-StructuralMaterials Properties Microstructure and Processing. 299 (1-2), 1 - 15 (2001). Crossref
12. H. X. Dong, Y. H. He, Y. Jiang, L. Wu, J. Zou, N. P. Xu, B. Y. Huang, and C. T. Liu. Materials Science and Engineering a-Structural Materials Properties Microstructure and Processing. 528 (13-14), 4849 - 4855(2011). Crossref
13. H. X. Dong, Y. H. He, J. Zou, N. P. Xu, B. Y. Huang, C. T. Liu. Journal of Alloys and Compounds. 492 (1-2), 219 - 225 (2010). Crossref
14. K. C. Patil, S. T. Aruna, T. Mimani. Current Opinion inSolid State & Materials Science. 6 (6), 507 - 512 (2002). Crossref
15. P. Mossino. Ceramics International. 30 (3), 311 - 332(2004). Crossref
16. V. I. Itin, Yu. S. Naiborodenko. High-temperaturesynthesis of intermetallic compounds. Textbook.Tomsk. TSU. (1989) 214 p. (in Russian) [В. И. Итин, Ю. С. Найбороденко. Высокотемпературный син-тез интерметаллических соединений, Томск, Изд.Томского университета. 1989. 214 c.].
17. А. А. Soloviev, N. S. Sochugov, I. V. Ionov, A. I. Kirdyashkin, V. D. Kitler, А. S. Maznoy, Y. M. Maksimov, T. I. Sigfusson.Inorganic materials: applied research. 4 (5), 431 - 437(2013).
18. S. H. Kim, M. H. Oh, K. Kishida, T. Hirano, D. M. Wee. Intermetallics. 13 (2), 129 - 136 (2005). Crossref
19. A. S. Maznoy, A. I. Kirdyashkin, Yu. M. Maksimov, Izvestiya vuzov. Powder metallurgy and functionalcoatings. 3, 44 - 50 (2011) (in Russian) [А. С. Мазной, А. И. Кирдяшкин, and Ю. М. Максимов. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональныепокрытия. 3, 44 - 50 (2011)].
20. Binary state diagrams, part 1. Textbook. Moscow.Mashinostroenie (1996) 183 p. (in Russian) [Диаграммысостояния двойных металлических систем, Справочник Т 1, Москва, Машиностроение. 1996. 183 с.].
21. A. I. Kirdyashkin, V. D. Kitler, V. G. Salamatov, R. A. Yusupov, Yu. M. Maksimov, Physics of combustionand explosion 43 (6), 31 - 39 (2007) (in Russian)[А. И. Кирдяшкин, В. Д. Китлер, В. Г. Саламатов, Р. А. Юсупов, Ю. М. Максимов, Физика горенияи взрыва. 43 (6), 31 - 39 (2007)].
22. A. S. Maznoy, A. I.Kirdyashkin, V. D. Kitler, Yu. M. Maksimov, R. A. Yusupov, Advanced Materials 3, 5 - 16 (2013) (in Russian) [А. С. Мазной, А. И. Кирдяшкин, В. Д. Китлер, Ю. М. Максимов, Р. А. Юсупов. Перспективные материалы. 3, 5 - 16 (2013)].
23. A.Biswas, S.K. Roy, K. R. Gurumurthy, N. Prabhu, and S. Banerjee. Acta Materialia. 50 (4), 757-773 (2002). Crossref
24. J. Schmitz, J. Brillo, I. Egry, R. Schmid-Fetzer. InternationalJournal of Materials Research. 100 (11), 1529 - 1535(2009). Crossref
25. A. T. Dinsdale, P. N. Quested. Journal of Materials Science.39 (24), 7221 - 7228 (2004). Crossref
26. H. Moon, S. D. Kim, S. H. Hyun, H. S. Kim. InternationalJournal of Hydrogen Energy. 33 (6), 1758 - 1768 (2008). Crossref
27. A. S. Maznoi, A. I. Kirdyashkin. Combustion Explosionand Shock Waves. 50 (1), 60 - 67 (2014). Crossref

Цитирования (1)

1.
N. Antonova, A. Kameneva. Materials Today: Proceedings. 19, 1856 (2019). Crossref