Аннотация
Проведены исследования структуры и механических свойств интерметаллида Ni3Al, полученного по различным схемам, сочетающим процессы предварительной механоактивации исходных порошков никеля и алюминия, самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и искрового плазменного спекания. Установлено, что относительная плотность всех спечённых материалов составляет ~ 97 %. Микротвёрдость полученных образцов находится в диапазоне 6100...6300 МПа. Предел прочности при изгибе спечённых материалов составляет 785…800 МПа. Максимальный уровень предела прочности при растяжении (400 МПа) достигнут в процессе спекания при 1100 °С механически активированной в течение трех минут порошковой смеси Ni + 13,29 масс. % Al. Этот технологический процесс является наиболее рациональным. При его реализации стадия химического взаимодействия реагентов совмещается с процессом спекания.
Ключевые слова: сварка трением с перемешиванием, алюминиевый сплав, микроструктура, рекристаллизация, статическое растяжение, разрушение
Список литературы
1. Taub A.I., Fleischer R.L. Intermetallic Compounds for High Temperature Structural Use // Science. – 1989. – Vol. 243, № 4891. – P. 616–621.
2. Deevi S.C., Sikka V.K. Nickel and iron aluminides: an overview on properties, processing, and applications // Intermetallics. – 1996. – Vol. 4, № 5. – P. 357–375.
3. Гринберг Б.А., Иванов М.А. Интерметаллиды Ni3Al и TiAl: микроструктура, деформационное поведение. – Екатеринбург: УрО РАН, 2002. – 359 c.
4. Toshio M., Toshiyuki H. Effects of unidirectional solidification conditions on the microstructure and tensile properties of Ni3Al // Intermetallics. – 1995. – Vol. 3, № 1. – P. 23–33.
5. Овчаренко В.Е., Перевалова О.Б. Эволюция зёренной структуры при экструзии интерметаллического соединения Ni3Al в процессе высокотемпературного синтеза под давлением. II. Экспериментальные данные // Физика и химия обработки материалов. – 2007. – № 4. – С. 78–82.
6. Tokita M. Trends in Advanced SPS (Spark Plasma Sintering) Systems and Technology // Journal of the Society of Powder Technology Japan. – 1993. – Vol. 30, – № 11. – P. 790–804.
7. Groza J.R., Zavaliangos A. Nanostructures bulk solids by field activated sintering // Reviews on Advanced Materials Science. – 2003. – Vol. 5, № 1. – P. 24–33.
8. Spark Plasma Sintering of Metals and Metal Matrix Nanocomposites: A Review / N. Saheb, Z. Iqbal, A. Khalil, A. Hakeem, N. Aqeeli, T. Laoui, A. Al-Qutub, R. Kirchner // Journal of Nanomaterials. – 2012. – Vol. 2012. – P. 1–13.
9. Влияние температуры нагрева на структуру и механические свойства материала, полученного искровым плазменным спеканием порошка ПН85Ю15 / Л.И. Шевцова, И.А. Батаев, В.И. Мали, А.Г. Анисимов, Д.В. Лазуренко, Т.С. Самейщева // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2013. – № 4 (61). – С. 35–42.
10. Structure and properties of composite materials "aluminum-nickel aluminide" produced by the SPS method / L.I. Shevtsova, V.I. Mali, A.A. Bataev, I.A. Bataev, D.S. Terent'ev, V.S. Lozhkin // The 8 international forum on strategic technologies (IFOST 2013). – Mongolia, Ulaanbaatar, 2013. – Vol. 1. – P. 187–189.
11. Microstructure and mechanical properties of Ni3Al fabricated by thermal explosion and hot extrusion / L.Y. Sheng, W. Zhang, J.T. Guo, Z.S. Wang, V.E. Ovcharenko, L.Z. Zhou, H.Q. Ye // Intermetallics. – 2009. – Vol. 17, № 7. – P. 572–577.
12. Корчагин М.А., Дудина Д.В. Использование самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и механической активации для получения нанокомпозитов // Физика горения и взрыва. – 2007. – Т. 43, № 2. – С. 58–71.
13. Твердофазный режим горения в механически активированных СВС-системах I. Влияние продолжительности механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горения / М.А. Корчагин, Т.Ф. Григорьева, Б.Б. Бохонов, М.Р. Шарафутдинов, А.П. Баринова, Н.З. Ляхов // Физика горения и взрыва. – 2003. – Т. 39, № 1. – С. 51–59.
14. Твердофазный режим горения в механически активированных СВС-системах II. Влияние режимов механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горения / М.А. Корчагин, Т.Ф. Григорьева, Б.Б. Бохонов, М.Р. Шарафутдинов, А.П. Баринова, Н.З. Ляхов // Физика горения и взрыва. – 2003. – Т. 39, № 1. – С. 60–68.
15. Filimonov V.Yu., Korchagin M.A., Lyakhov N.Z. Kinetics of mechanically activated high temperature synthesis of Ni3Al in the thermal explosion mode // Intermetallics. – 2011. – Vol. 19, № 7. – P. 833–840.
16. Рогачев А.С., Myкасьян А.С. Горение для синтеза материалов: введение в структурную макрокинетику. – М.: Физматлит, 2012. – 400 с.
17. Shee S.K., Pradhan S.K., De M. Effect of alloying on the microstructure and mechanical properties of Ni3Al // Journal of Alloys and Compounds. – 1998. – Vol. 265, № 1-2. – P. 249–256.
18. Spark Plasma Sintering of nanoscale (Ni+Al) powder mixture / J.S. Kim, H.S. Choi, D. Dudina, J.K. Lee, Y.S. Kwon // Solid State Phenomena. – 2007. – Vol. 119. – P. 35–38.
19. Колачёв Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. – М.: МИСИС, 1999. – 416 с.
20. Morsi K. Review: reaction synthesis processing of Ni – Al intermetallic materials // Materials Science and Engineering A. – 2001. – Vol. 299, № 1-2. – P. 1–15.
