Fabrication of Cast Electrodes from Nanomodified Nickel Aluminide-Based High-Boron Alloy to Fabricate Spherical Powders Using the Plasma Rotating Electrode Process

A complex manufacturing method of the billets from the material based on high-boron nickel aluminide is proposed. The method includes manufacturing the semifinished alloy products using a combined method of self-propagating high-temperature synthesis and centrifugal casting from oxide feedstock and subsequent vacuum induction remelting with introducing Al-based foundry alloys containing nanosized ZrO2 and modifying the structure. The evolution of the microstructure and phase composition is investigated at all production stages. A cast ZrO2-modified cylindrical billet, which possesses high purity in regards to gas impurities (O – 0,005 wt.% and N – 0,0001 wt.%) and is suitable for the further production of powders by the plasma rotating electrode process, is fabricated according to the proposed technology.

1. Murr L.E., Martinez E., Amato K.N. et al. Fabrication of Metal and Alloy Components by Additive Manufacturing: Examples of 3D Materials Science // J. Mater. Res. Technol. 2012. Vol. 1, № 1. Р. 42—54.

2. Ahsana M. N., Pinkertona A.J., Moatb R.J. et al. A comparative study of laser direct metal deposition characteristics using gas and plasma-atomized Ti—6Al—4V powders // Mater. Sci. Eng. A. 2011. Vol. 528, № 25-26. Р. 7648—7657.

3. Береснев А.Г., Логунов А.В., Логачева А.И. и др. Жаропрочные сплавы, получаемые методом металлургии гранул // Авиакосмическая техника и технология. 2008. № 2. С. 35—40.

4. Логунов А.В., Береснев А.Г., Логачева А.И. Проблемы и перспективы применения металлургии гранул для ракетно-космической техники // Двигатель. 2008. № 2. С. 8—10.

5. Логачева А.И., Сентюрина Ж.А., Логачев И.А. Сферические порошки перспективных никелевых и титановых российского производства и аддитивные технологии производства изделий ответственного назначения из них // Сб. докл. 9-го Междунар. симп. «Порошковая металлургия: инженерия поверхности, новые порошковые композиционные материалы. Сварка». (Минск, Белоруссия, 8—10 апреля 2015 г.). Ч. 1. С. 146—152.

6. Frommeyer G., Rablbauer R. High Temperature Materials Based on the Intermetallic Compound NiAl Reinforced by Refractory Metals for Advanced Energy Conversion Technologies // Mater. Technol., Steel Res. Intern. 2008. Vol. 79, № 7. Р. 507—512.

7. Westbrook J.H., Fleischer R.L. Intermetallic Compounds, Structural Applications of Intermetallic Compounds. Wiley, 2000. Vol. 3.

8. Gibson I., Rosen D.W., Stucker B. Additive Manufacturing Technologies: Rapid Prototyping to Direct Digital anufacturing. Springer Science and Business Media, 2009.

9. Pat. 100497700 (CN). NiAl—Cr(Mo) biphase eutectic crystal intermetallic compound modified by Ta / Liu X., Gong S., Zhang Z., Tang L. 2007.

10. Merzhanov A.G. Self-propagating high temperature synthesis: Twenty years of search and findings // Combustion and Plasma Synthesis of High-Temperature Materials / Eds. Z.A. Munir, J.B. Holt et al. N.Y.: VCH, 1990. Р. 1—53.

11. Yukhvid V.I., Sanin V.N., Merzhanov A.G. The Influence of High Artificial Gravity on SHS Processes // Processing by Centrifugation / Eds. L.L. Regel, W.R. Wilcox. N.Y.: Kluwer Academic, 2001. P. 185—200.

12. Sanin V., Andreev D., Ikornikov D., Yukhvid V. Cast Intermetallic Alloys by SHS Under High Gravity // J. Acta Phys. Polonica. A. 2011. Vol. 120, № 2. P. 331—335.

13. Merzhanov A.G. The Chemistry of SHS // J. Mater. Chem. 2004. Vol. 14, № 12. P. 179—191.

14. Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л., Игнатенко Г.Ф., Лаппо С.И. Алюминотермия. М. : Металлургия, 1978.

15. Санин В.Н., Икорников Д.М., Юхвид В.И., Левашов Е.А. Центробежная СВС-металлургия литых сплавов на основе алюминида никеля, высоколегированных бором // Цветные металлы. 2014. № 11. С. 83—88.

16. Campbell C.E., Boettinger W.J. Transient liquid-phase bonding in the Ni—Al—B system // Metal. Mater. Trans. A. 2000. Vol. 31, № 11. Р. 2835—2847.

17. Кудiн В.Г., Осiпов О.С., Бiлявина Н.М. и др. Синтез бориду Ni23–xAlxB6 реакцiйним спiканням в умовах високого тиску та температури // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. 2011. № 6. С. 97—101.

18. Sanin V.N., Ikornikov D.M., Andreev D.E. et al. Cast NiAl/Ni20Al3B6 Composites by Centrifugal SHS // Intern. J. Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 2014. Vol. 23, № 4. Р. 230—237.

19. Noebe R.D., Bowman R.R., Nathal M.V. Review of the Physical and Mechanical Properties and Potential Applications of the B2 Compound NiAl // NASA Technical Memorandum 105598. 1992. P. 126.