Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Состав и кристаллическая структура тройных фаз в системе Ta-Ni-Al

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2020-2-47-54

Полный текст:

Аннотация

Проведены исследования состава и кристаллической структуры соединений, полученных методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) из порошковой смеси состава, ат.%: 5Ta—2Ni—3Al с последующим вакуумным переплавом при температуре 3000 °C. В результате СВС получен продукт, содержащий фазы TaNiAl (τ1-фаза Лавеса), NiAl, Ni2Al3 и Ta. Его микроструктура характеризуется наличием тройных фаз, имеющих, по данным элементного анализа, состав Ta85Ni7Al8, Ta52Ni20Al28 и Ta53Ni25Al22. На рентгенограмме переплавленного материала обнаружены отражения, не принадлежащие ни одной из известных тройных фаз в рассматриваемой системе Ta—Ni—Al. На основе гомологического подхода установлено, что эти отражения принадлежат трем фазам со структурными типами W6Fe7 (R3m), Ti2Ni (Fd3m) и Ta3Al (P42/mnm). Их удалось идентифицировать как отражения трех соединений Ta6,5Ni6,5, Ti2Ni и Ta2,84Al0,91 с параметрами элементарной ячейки, отличающимися от таковых для этих же соединений при сохранении структурного типа. Отмечено увеличение параметров элементарной ячейки всех обнаруженных фаз по сравнению с известными бинарными интерметаллидами. Это может быть связано с наличием в кристаллической решетке атомов Al для фазы Ta6,5Ni6,5 и атомов Al и Ta в фазе со структурным типом Ti2Ni. Методом рентгеноструктурного анализа и кристаллохимического моделирования фазы Ta6,5Ni6,5 и Ti2Ni идентифицированы как Ta6Ni6Al и Ta2Ni0,5Al0,5, определены их структурный тип, состав и параметры элементарной ячейки. Методом полнопрофильного анализа проведено уточнение структуры и состава, а также определены параметры элементарной ячейки фаз и их количественное соотношение в материале. Установлен фазовый состав материала, мас.%: 47 Ta6Ni6Al, 16 Ta2Ni0,5Al0,5 и 37 Ta3Al.

Об авторах

А. С. Щукин
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)
Россия

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории физического материаловедения ИСМАН.

142432, Московская обл., Ногинский р-н, Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 8.



С. В. Коновалихин
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)
Россия

Кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории рентгеноструктурных исследований ИСМАН.

142432, Московская обл., Ногинский р-н, Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 8.



Д. Ю. Ковалёв
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)
Россия

Кандидат технических наук, заведующий лабораторией рентгеноструктурных исследований ИСМАН.

142432, Московская обл., Ногинский р-н, Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 8.



А. Е. Сычёв
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)
Россия

Кандидат технических наук, заведующий лабораторией физического материаловедения ИСМАН.

142432, Московская обл., Ногинский р-н, Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 8.



Список литературы

1. Raghavan V. Al—Ni—Ta (aluminum—nickel—tantalum). J. Phase Equil. Diffus. 2006. Vol. 27. No. 4. P. 405—407. DOI: 10.1007/s11669-006-0016-0.

2. da Rocha F.S., Fraga G.L F, Brandao D.E., Da Silva C.M., Gomes A.A. Specific heat and electronic structure of Heusler compounds Ni2TAl (T = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta). Physica B: Cond. Matter. 1999. Vol. 269. No. 2. P. 154—162. DOI: 10.1016/S0921-4526(99)00102-7.

3. Zhou S., Chen L.Q., MacKay R.A., Liu Z.K. Evaluation of the thermodynamic properties and phase equilibria of the ordered y' and disordered у phases in the Ni—Al—Ta system. MRS Proceedings. 2002. Vol. 755. P. 443—450. DOI: 10.1557/PROC-755-DD11.25.

4. Subramanian P.R., Miracle D.B., Mazdiyasni S. Phase relationships in the Al—Ta system. Metal. Trans. A. 1990. Vol. 21. No. 2. P. 539—545. DOI: 10.1007/BF02671926.

5. Miura S., Hong Y. M., Suzuki T., Mishima Y. Liquidus and solidus temperatures of Ni-solid solution in Ni— Al—X (X: V, Nb and Ta) ternary systems. J. Phase Equil. Diffus. 2001. Vol. 22. No. 3. P. 345—351. DOI: 10.1361/105497101770338860.

6. Johnson D.R., Oliver B.F. Ternary peritectic solidification in the NiAl—Ni2AlTa—NiAlTa system. Mater. Lett. 1994. Vol. 20. No. 3-4. P. 129—133. DOI: 10.1016/0167-577X(94)90074-4.

7. Zakharov A. Aluminium—nickel—tantalum. In: Ternary alloys: A comprehensive compendium of evaluated constitutional data and phase diagrams: Al—Mg—Se to Al—Ni—Ta. N.Y.: Wiley-VCH, 1992. Vol. 7. P. 483—497.

8. Villars P., Prince A., Okamoto H. Al—Ni—Ta. Handbook of ternary alloy phase diagrams. ASM International. 1995. Vol. 4. P. 4186—4192.

9. Kuznetsov V. Al—Ni—Ta (aluminium—nickel—tantalum). In: Light metal systems. Pt. 3. Landolt—Bornstein — Group IV physical chemistry. Berlin—Heidelberg: Springer-Verlag, 2005. Vol. 11A3. P. 425—439. DOI: 10.1007/10915998_33.

10. Palm M., Sanders W., Sauthoff G. Phase equilibria in the Ni—Al—Ta system. Zeitschrift ftir Metallkunde. 1996. Bd. 87. No. 5. S. 390—398.

11. Shchukin A.S., Vrel D, Sytschev A.E. Interaction of NiAl intermetallic during SHS synthesis with Ta substrate. Adv. Eng. Mater. 2018. Vol. 20. No. 8. P. 1701077. DOI: 10.1002/adem.20170107.

12. Щукин А.С., Ковалёв Д.Ю., Сычёв А.Е., Щербаков А.В. Получение новых интерметаллидных фаз в системе Ta—Ni—Al. Перспективные материалы. 2019. No. 10. С. 5—13. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-10-5-13.

13. Macrae C.F, Bruno I.J., Chisholm J.A., Edgington P.R., McCabe P., Pidcock E., Rodriguez-Monge L., Taylor R., van de Streek J., Wood P.A. Mercury CSD 2.0 — New features for the visualization and investigation of crystal structures. J. Appl. Crystallography. 2008. Vol. 41. No. 2. P. 466—470. DOI: 10.1107/S0021889807067908.

14. Zeumert B., Sauthoff G. Intermetallic NiAl—Ta alloys with strengthening Laves phase for high-temperature applications. I. Basic properties. Intermetallics. 1997. Vol. 5. No. 7. P. 563—577. DOI: 10.1016/S0966-9795(97)00031-9.

15. Крипякевич П.И., Гладышевский Е.И., Пылаева Е.Н. Соединения типа W6Fe7 в системах Ta—Ni и Nb—Ni. Кристаллография. 1962. Т. 7. No. 2. С. 212—216.

16. Yurko G.A., Barton J.W, Parr J.G. The crystal structure Ti2Ni. Acta Crystallograph. 1959. Vol. 12. No. 11. P. 909— 911. DOI: 10.1107/S0365110X59002559.

17. Edshammar Lars-Erik , Holmberg B. The G-phase Ta2Al. Acta Chem. Scand. 1960. Vol. 14. No. 5. P. 1219—1220. DOI: 10.3891/acta.chem.scand.14-1219.

18. Boulineau A., Joubert J.M., Cerny R. Structural characterization of the Ta-rich part of the Ta—Al system. J. Solid State Chem. 2006. Vol. 179. No. 11. P. 3385—3393. DOI: 10.1016/j.jssc.2006.07.001.

19. Бацанов С.С. Структурная химия. Факты и зависимости. М.: Диалог-МГУ, 2000.

20. Novotny H., Bruki C., Benesovsky F. Untersuchungen in den systemen tantal—aluminium—silicium und wolf- ram—aluminium—silicium. Monatsh. Chem. 1961. Vol. 92. No. 1. P. 116—127.

21. Bilic A., Gale J.D., Gibson M.A., Wilson N., McGregor K. Prediction of novel alloy phases of Al with Sc or Ta. Sci. Rep. 2015. Vol. 5. Step. 9909. DOI: 10.1038/step9909.

22. McCusker L.B., Von Dreele R.B., Cox D.E., IMW D, Scar- di P. Rietveld refinement guidelines. J. Appl. Crystallograph. 1999. Vol. 32. No. 1. P. 36—50. DOI: 10.1107/S0021889898009856.


Для цитирования:


Щукин А.С., Коновалихин С.В., Ковалёв Д.Ю., Сычёв А.Е. Состав и кристаллическая структура тройных фаз в системе Ta-Ni-Al. Известия вузов. Цветная металлургия. 2020;(2):47-54. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2020-2-47-54

For citation:


Shchukin A.S., Konovalikhin S.V., Kovalev D.Y., Sytschev A.E. Composition and crystal structure of ternary phases in the Ta-Ni-Al system. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya (Universities' Proceedings Non-Ferrous Metallurgy). 2020;(2):47-54. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2020-2-47-54

Просмотров: 19


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)