Синтез, структура и магнитные свойства сплава на основе 2Ni-Al-Mn

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Впервые комбинированным методом СВС (самораспространяющийся высокотемпературный синтез) и центробежного литья получен интерметаллидный сплав на основе системы 2Ni-Mn-Al. По данным рентгенофазового анализа основная фаза продукта СВС - твердый раствор алюминида никеля (Ni,Mn)3Al с частичным замещением никеля марганцем. Исследование микроструктуры показало, что содержание алюминия по границам основной фазы ((Ni,Mn)3Al) пониженное. Cреднее значение микротвердости синтезированного сплава составило 8500±45 МПа, а максимальное значение микротвердости - 11500 МПа. Сплав обладает мягкими магнитными свойствами. Максимальная намагниченность в поле 796 кА/м (10 кЭ) Js = 1,1 A×м2/кг (эме/г) при коэрцитивной силе Hc = 14,3 кА/м (179,7 Э).

Об авторах

М. Л. Бусурина

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

Email: busurina@ism.ac.ru
Черноголовка, Россия

О. Д. Боярченко

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

Email: busurina@ism.ac.ru
Черноголовка, Россия

К. В. Захаров

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

Email: busurina@ism.ac.ru
Черноголовка, Россия

Д. Е. Андреев

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

Email: busurina@ism.ac.ru
Черноголовка, Россия

Ю. Г. Морозов

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

Email: busurina@ism.ac.ru
Черноголовка, Россия

А. Е. Сычев

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: busurina@ism.ac.ru
Черноголовка, Россия

Список литературы

  1. Базылева, О.А. Тенденции развития интерметаллидных сплавов на основе никеля / О.А. Базылева, О.Г. Оспенникова, Э.Г. Аргинбаева, Е.Ю. Летникова, А.В. Шестаков // Авиац. матер. и технол. 2017. №5. С.104-115. doi: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-104-115.
  2. Bochenek, K. Advances in processing of NiAl intermetallic alloys and composites for high temperature aerospace applications / K. Bochenek, M. Basista // Progr. Aerosp. Sci. 2015. V.79 №1-2. P.1-11. doi: 10.1016/j.paerosci.2015.09.003.
  3. Бондаренко, Ю.А. Исследования по созданию новой высокотемпературной жаростойкой матрицы на основе интерметаллидов NiAl-Ni3Al / Ю.А. Бондаренко, О.А. Базылева, А.И. Раевских, А.Р. Нарский // Науч.-техн. журн. и тр. "ВИАМ". 2018. Т.11. С.3-11. dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2018-0-11-3-11.
  4. Zhou, Q. Fabrication and characterization of the Ni-Al energetic structural material with high energy density and mechanical properties / Zhou Q., Hu Q.W., Wang B., Zhou B.B., Chen P.W., Liu R. //j. Alloys Compd. 2020. V.832. Art.154894. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154894
  5. Awotunde, M.A. NiAl intermetallic composites: a review of processing methods, reinforcements and mechanical properties / M.A. Awotunde, O.O. Ayodele, A.O. Adegbenjo, A.M. Okoro, M.B. Shongwe, P.A. Olubambi // Intern. J. Advanc. Manuf. Technol. 2019. V.104. P.1733-1747. doi.org/10.1007/s00170-019-03984-9.
  6. Wu, D. Corrosion behavior of Ni and nickel aluminide coatings exposed in a biomass fired power plant for two years / Wu D., K. Dahl, T. Christiansen, M. Montgomery, J. Hald // Surf. Coat. Technol. 2019.
  7. Graf, T. Simple rules for the understanding of Heusler compounds / T. Graf, C. Felser, S. Parkin // Progress in Solid State Chemistry. 2011. V.39. P.1-50. https://doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2011.02.001.
  8. Белослудцева, Е.С. Микроструктура и свойства сплавов с эффектами памяти формы на основе интерметаллида Ni-Mn, легированных Ti, Al, Ga и Fe / Е.С. Белослудцева, А.В. Пушин, А.Э. Свирид, В.Г. Пушин, Т.П. Толмачев // Вестн. Перм. нац. исслед. политехн. ун-та. Машиностроение. Материаловедение. 2019. Т.2. №3. С.33-41.
  9. Sutou, Y. Ordering and martensitic transformations of Ni2AlMn Heusler alloys / Sutou Y., Ohmuna I., Kainuma R., Ishida K. // Metal. Mater. Trans. A. 1998. V.29. P.2225-2227. https://doi.org/10.1007/s11661-998-0047-8.
  10. Gejima, F. Magnetic transformation of Ni2AlMn Heusler-type shape memory alloys / F. Gejima, Y. Sutou, R. Kainuma, K. Ishida // Metal. Mater. Trans. A. 1999. V.30. P.2721-2723. https://doi.org/10.1007/s11661-999-0312-5.
  11. Lyange, M.V. Structural and magnetic properties of Ni-Mn-Al Heusler alloys: a review / M.V. Lyange, E. Barmina, V. Khovaylo // Mater. Sci. Found. Online: 2015-03-23. V.81-82. P.232-242. https://www.scientific.net/MSFo.81-82.232.
  12. Soegijono, B. Structure and magnetic properties of Ni-Al and Ni-Mn-Al compound produced by arc melting / B. Soegijono, H. Notonegoro, J. Setiawan // U.P.B. Sci. Bull. Ser. B. 2018. V.80. №4. P.259-266.
  13. Knipling, K.E. Criteria for developing castable, creep-resistant aluminum-based alloys: a review / K.E. Knipling, D.C. Dunand, D.N. Seidman // Z. Metallkd. 2006. V.97. №3. P.246-265. doi: 10.3139/146.101249.
  14. Dais, S. Nuclear-magnetic-resonance study of self-diffusion in aluminium / S. Dais, R. Messer, A. Seeger // Mater. Sci. Forum. 1987. V.15-18. January. P.419-424. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.15-18.419
  15. Rummel, G. Diffusion of implanted 3d-transition elements in aluminum. Pt.I.: Temperature dependence / G.Rummel, T. Zumkley, M. Eggersmann, K. Freitag, H. Mehrer // Z. Metallkd. 1995. V.86. P.122-130.
  16. Erdelyi, G. Determination of diffusion coefficient of Zn, Co and Ni in aluminium by a resistometric method / G. Erdelyi, D.L. Beke, F.J. Kedves, I. Godeny // Phil. Mag. 1978. V.38. P.445-462. doi.org/10.1080/13642817808246394.
  17. Kainuma, R. Phase equilibria and stability of the B2 phase in the Ni-Mn-Al and Co-Mn-Al systems / R. Kainuma, M. Ise, K. Ishikawa, I. Ohnuma, K. Ishida //j. Alloys Comp. 1998. V.269. P.173-180. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(98)00127-3.
  18. Поварова, К.Б. Физико-химические закономерности взаимодействия алюминида никеля с легирующими элементами. I. Образование твердых растворов на основе алюминидов никеля / К.Б. Поварова, Н.К. Казанская, А.А. Дроздов, A.E. Морозов // Металлы. 2006. №5. С.58-71.
  19. K.B. Povarova, N.K. Kazanskaya, A.A. Drozdov, A.E. Morozov "Physicochemical laws of the interaction of nickel aluminides with alloying elements. I. Formation of nickel aluminide-based solid solutions".Russian Metallurgy (Metally). 2006. V.5. P.415-426.
  20. Kainuma, R. Ordering, martensitic and ferromagnetic transformations in Ni-Al-Mn Heusler shape memory alloys / R. Kainuma, F. Gejima, Y. Sutou, I. Ohnuma, K. Ishida // Mater. Trans. 2000. V.41. P.943-949. doi.org/10.2320/matertrans1989.41.943.
  21. Kanomata, T. Effect of hydrostatic pressure on the magnetic transition temperatures of MnRhAs / Kanomata T., Shirakawa K., Yasui H., Kaneko T.J. // Magn. Magn. Mater. 1987. V.68. Is.3. September. P.286-290. https://doi.org/10.1016/0304-8853(87)90002-3.
  22. Kositsyn, S.V. Phase and structural transformations in the alloys based on monoaluminide of nickel / S.V. Kositsyn, I.I. Kositsyna // Usp. Fiz. Met. 2008. V.9. №2. P.195-258. https://doi.org/10.15407/ufm.09.02.195.
  23. Balanetskyy, S. The Al-rich region of the Al-Mn-Ni alloy system. Pt.I. Ternary phases at 750-950 °C / S. Balanetskyy, G. Meisterernst, M. Feuerbacher //j. Alloys and Comp. 2011. V.509. Is.9. P.3787-3794. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.10.185.
  24. Azhagarsamy, P. Nickel aluminide intermetallic composites fabricated by various processing routes: a review / P. Azhagarsamy, K. Sekar, K.P. Mural // Mater. Sci. Technol. 2022. V.38. №9. P.556-571. doi.org/10.1080/02670836.2022.2062648.
  25. Merzhanov, A.G. Self-propagating high-temperature synthesis of refractory inorganic compounds / A.G. Merzhanov, I.P. Borovinskaya // Dokl. Akad. Nauk SSSR. 1972. V.204. №2. P.366-369.
  26. Sytschev, A.E.Combustion synthesis and magnetic properties of Ni-Al-Mn based alloy / A.E. Sytschev, N.A. Kochetov, P.A. Lazarev, Yu.G. Morozov, S.G. Vadchenko, I.D. Kovalev, M.L. Busurina // Intern. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2022. V.31. P.95-103. https://doi.org/10.3103/S106138622202011X.
  27. Yukhvid, V.I. Effect of convective motion on the flame structure in combustion waves propagating in heterogeneous systems under natural and artificial gravity conditions / V.I. Yukhvid // Combust Explos Shock Waves. 2009. V.45. P.421-427. https://doi.org/10.1007/s10573-009-0052-2.
  28. Andreev, D.E. Regular features of combustion of CaO2/Al/Ti/Cr/B hybrid mixtures / D.E. Andreev, V.N. Sanin, V.I. Yukhvid, D.Yu. Kovalev // Combust Explos Shock Waves. 2011. V.47. P.671-676. https://doi.org/10.1134/S0010508211060074.
  29. Sanin, V.N. Production of intermetallic catalysts of deep CO and hydrocarbon oxidation / V.N. Sanin, D.E. Andreev, E.V. Pugacheva, S.Ya. Zhuk, V.N. Borshch, V.I. Yukhvid // Inorg. Mater. 2009. V.45. P.777-784. https://doi.org/10.1134/S0020168509070139.
  30. Yukhvid, V.I.Combustion of titanium oxide based thermite systems with a complex reducing agent and an energy additive under the influence of overload / V.I. Yukhvid, D.E. Andreev, D.M. Ikornikov, V.N. Sanin, N.V. Sachkova, I.D. Kovalev // Combust Explos Shock Waves. 2019. V.55. P.671-677. https://doi.org/10.1134/S0010508219060066.
  31. MSI Eureka in Springer Materials. Partial isothermal section at 1100 °C. Figure 4 from Al-Mn-Ni Ternary Phase Diagram Evaluation / Tomoo Suzuki and MSIT®® (1993) Effenberg, G. (Ed.). https://materials.springer.com/msi/phase-dagram/docs/sm_msi_r_10_015076_01_full_LnkDia3.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023