cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2015-6-63-69cvmet-277Research ArticleСамораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС)Self-Propagating High-Temperature SynthesisПОЛУЧЕНИЕ ЛЕГИРОВАННЫХ НИКЕЛИДОВ АЛЮМИНИЯ МЕТАЛЛОТЕРМИЕЙ ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВFabrication of alloyed aluminum nickelides by metallothermy of metals oxidesГостищевВ. В.GostishchevV. V.

канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник Института материаловедения ХНЦ ДВО РАНи кафедры «Литейное производство и технология металлов» (ЛПиТМ) ТОГУ (680035, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136, ауд. 101п)

Gost.v.v@mail.ruАстаповИ. А.AstapovI. A.

канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотрудник Института материаловедения ХНЦ ДВО РАН

Cand. Sci., Scientific, Institute of Materials HNTS DVO RAN

immaterial_khv@mail.ruМедневаА. В.MednevaA. V.

аспирант кафедры ЛПиТМ ТОГУ

Graduate Student, Department «Foundry and metal technology» of PNU

anasta-91@mail.ruХосенРиHosenRi

докт. техн. наук, проф., зав. кафедрой ЛПиТМ ТОГУ

Dr. Sci. (Eng.), Prof., Department «Foundry and metal technology» of PNU

opirus@bk.ruХимухинС. Н.KhimukhinS. N.

докт. техн. наук, ст. науч. сотрудник Института материаловедения ХНЦ ДВО РАН и кафедры ЛПиТМ ТОГУ

Dr. Sci. (Eng.), Art. Scientific, Institute of Materials HNTS DVO RAN and PNU

ximyxin@mail.ruИнститут материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения РАН (ХНЦ ДВО РАН), г. Хабаровск Тихоокеанский государственный университет (ТОГУ), г. ХабаровскРоссияCand. Sci. (Eng.), Art. Scientific, Institute of Materials HNTS DVO RAN and Pacific National University(PNU) (680035, Russia, Khabarovsk, Tihookeanskaya str., 136)Russian FederationИнститут материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения РАН (ХНЦ ДВО РАН), г. ХабаровскRussian FederationТихоокеанский государственный университет (ТОГУ), г. ХабаровскRussian FederationИнститут материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения РАН (ХНЦ ДВО РАН), г. Хабаровск Тихоокеанский государственный университет (ТОГУ), г. ХабаровскRussian Federation201517122015066369Copyright © Гостищев В.В., Астапов И.А., Меднева А.В., Хосен Р., Химухин С.Н., 20152015Гостищев В.В., Астапов И.А., Меднева А.В., Хосен Р., Химухин С.Н.Gostishchev V.V., Astapov I.A., Medneva A.V., Hosen R., Khimukhin S.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/277

Изучены условия получения интерметаллидных сплавов NiAl, NiAl–Cr, NiAl–Cr–Mo–W совместным алюминотермическим восстановлением исходных оксидов металлов. Определены термодинамические характеристики протекающих при этом реакций. Температурная зависимость изменения изобарного потенциала (ΔG0, кДж/моль) реакций восстановления оксидов указывает на высокую вероятность образования сплавов. Методом дифференциального термического анализа выявлено, что восстановление оксидов металлов вступает в активную фазу после расплавления алюминия при ~650 °С и протекает по гетерогенному механизму в интервале температур 800–1100 °С. Установлен оптимальный состав исходной шихты, обеспечивающий максимальный выход металлов в сплавы. Экспериментально найдено, что выход металлов в сплавы составляет 85–92 мас.%. Продукты синтеза идентифицированы элементным и рентгенофазовым методами анализа как интерметаллиды системы NiAl, содержащие включения хрома, молибдена, вольфрама. Показано, что концентрация включений варьируется в пределах 1,5–6,5 мас.%. Определена микротвердость сплавов, которая изменяется от 3546 до 7436 МПа в зависимости от содержания легирующих элементов.

Fabrication conditions of NiAl, NiAl–Cr and NiAl–Cr–Mo–W alloys by joint aluminothermic reduction of initial metal oxides are investigated. Thermodynamic characteristics of accompanying reactions are determined. The temperature dependence of the isobaric potential change (ΔG0, kJ/mol) of reduction reactions of oxides point to high formation probability of alloys. It is revealed by differential thermal analysis that the reduction of metal oxides enters the active phase after aluminum is melted at ~650 °C and progresses according to the heterogeneous mechanism in a temperature range of 800–1100 °C. The optimal composition of the initial charge, which provides the maximal yield of metals into alloys, is established. It is found experimentally that the yield of metals into alloys constitutes 85–92 wt.%. Synthesis products are identified by the elemental and X-ray phase analyses as intermetallic compounds of the Ni–Al system, which contain inclusions of chromium, molybdenum, and tungsten. It is shown that the concentration of inclusions varies in a range of 1,5–6,5 wt.%. The microhardness of alloys is determined to vary from 3546 to 7436 MPa depending on the content of alloying elements.

никелиды алюминияметаллотермияоксидылегирующие элементыхроммолибденвольфрамрентгенофазовый анализмикроструктураaluminum nickelidesmetallothermyoxidesalloying elementschromiummolybdenumX-ray phase analysismicrostructureReferencesАнциферов В.Н., Бездудный Ф.Ф., Белянчиков Л.Н., Бецофен С.Я., Бондаренко Г.Г. Новые материалы: Сборник / Под ред. Ю.С. Карабасова. М.: МИСиС, 2002.Antsiferov V.N., BezdudnyiyF.F., Belyanchikov L.N., Betsofen S.Ya., Bondarenko G.G. Novye materially [Newmaterials]. Ed. Karabasov Yu.S. Moscow: MISIS, 2002.Скачков О.А., Дзнеладзе Ж.И. Новые порошковые материалы для авиационно-космической техники, металлургического оборудования и энергетического машиностроения // Металлург. 2000. No. 3. С.40—42.Skachkov O.A., Dzneladze Zh.I. Novye poroshkovye materially dlya aviacionnokosmicheskoj tekhniki metallurgicheskogo oborudovaniya i ehnergeticheskogo mashinostroeniya [New powder materials for aerospace equipment, the metallurgical equipment and power mechanical engineering]. Metallurg. 2000. No. 3. P. 40—42.Westbrook J.H., Fleischer R.L. Intermetallic Compounds. New York: John Willey and Sons, 2002. Vol. 3.Westbrook J.H., Fleischer R.L. Intermetallic Compounds. New York.: John Willey and Sons, 2002. Vol. 3.Колобов Ю.Р., Каблов Е.Н., Козлов Э.В. и др. Структура и свойства интерметаллидных материалов с нанофазным упрочнением / Под ред. Каблова Е.Н., Колобова Ю.Р. Белгород: Центр наноструктурных материалов и нанотехнологий БелГУ. М.: Изд-во МИСиС, 2008.Kolobov Y.U., Kablov E.N, Kozlov E.V. et al. Struktura i svojstva intermetallidnyh materialov s nanofaznym uprochneniem [Structure and properties of intermetallic materials with nanophase hardening]. Eds. Kablov E.N., Kolobov Y.U. Centr nanostrukturnyh materialov i nanotekhnologij BelGU. Moscow: MISIS, 2008.Yamaguchi М., Inui H., Ito К. High-temperature structural intermetallics // Acta Mater. 2000. Vol. 48. No. 1. P.307—322.Yamaguchi М., Inui H., Ito К. High-temperature structural intermetallics. Acta Mater. 2000. Vol. 48. No. 1. P. 307—322.Гринберг Б.А., Иванов М.А. Интерметаллиды Ni3Al и TiAl: Микроструктура, деформационное поведение. Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2002.Grinberg B.A., Ivanov M.A. Intermetallidy Ni3Al i TiAl: Mikrostruktura, deformacionnoe povedenie [Intermetalliсs Ni3Al and TiAl: Microstructure, deformation behavio]. Ekaterinburg: Institut fiziki metallov UrO RAN, 2002.Поварова К.Б. Физико-химические принципы создания термически стабильных сплавов на основе алюминидов переходных металлов // Материаловедение. 2007. No. 12. С. 20—27.Povarova K.B. Fiziko-himicheskie principy sozdaniya termicheski stabilnyh splavov na osnove alyuminidov perekhodnyh metallov [The physical and chemical principles of creation of thermally stable alloys on the basis of alyuminid of transitional metals]. Materialovedenie. 2007. No. 12. P. 20—27.Фаткулин О.Х., Офицеров А.А. Модифицирование жаропрочных никелевых сплавов дисперсными частицами тугоплавких соединений // Литейное пр-во. 1993. No. 4. С. 13—14.Fatkulin O.H., Oficerov A.A. Modificirovanie zharoprochnyh nikelevyh splavov dispersnymi chasticami tugoplavkih soedinenij [Modifying of heat resisting nickel alloys disperse particles of refractory connections]. Litejnoe proizvodstvo. 1993. No. 4. P. 13—14.Sauthoff G. Multiphase intermetallic alloys for structural applications // Intermetallics. 2000. Vol. 8. No. 9-11. P.1101—1109.Sauthoff G. Multiphase intermetallic alloys for structural applications. Intermetallics. 2000. Vol. 8. No. 9-11. P. 1101—1109.Итин В.И., Найбороденко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1989.Itin V.I., Najborodenko Yu.S. Vysokotemperaturnyj sintez intermetallicheskih soedinenij [High-temperature synthesis of intermetallic connections]. Tomsk: Tomskii gosudarstvennyi universitet, 1989.Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов. М.: Машиностроение, 2007.Amosov A.P., Borovinskaya I.P., Merzhanov A.G. Poroshkovayatekhnologiya samorasprostranyayushchegosya vysokotemperaturnogo sinteza materialov [Powder technology of the self-extending high-temperature synthesis of materials]. Moscow: Mashinostroenie, 2007.Овчаренко В.Е., Лапшин О.В., Боянгин Е.Н., Рамазанов И.С., Чудинов В.А. Высокотемпературный синтез интерметаллического соединения Ni3Al под давлением // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2007. No. 4. С. 63—69.Ovcharenko V.E., Lapshin O.V., Boyangin E.N., Ramazanov I.S., Chudinov V.A. Vysokotemperaturnyj sintez intermetallicheskogo soedineniya Ni3Al pod davleniem [Hightemperature synthesis of intermetallic connection of Ni3Al under pressure]. Izv. vuzov. Tsvet. metallurgiya. 2007. No. 4.P. 63—69.Berdovsky Y.N. Intermetallics research progress. N.-Y.: Nova Science Publ. Inc., 2008.Berdovsky Y.N. Intermetallics research progress. N.-Y.: Nova Science Publ. Inc., 2008.Соколов И.П., Пономарев Н.Л. Введение в металлотермию. М.: Металлургия, 1990.Sokolov I.P., Ponomarev N.L. Vvedenie v metallotermiyu [Introduction to a metalthermie]. Moscow: Metallurgiya, 1990.Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. М.: Мир, 1971.Ripan R., Chetyanu I. Neorganicheskaya himiya [Inorganic chemistry]. Moscow: Mir, 1971.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.