Physicochemical approaches to designing NiAl-based alloys for high-temperature operation

Povarova, K. B.; Дроздов, А. А.; Kazanskaya, N. K.; Морозов, А. Е.; Antonova, A. V.

doi:10.1134/s003602951103013x

Cited by 14 publications

(3 citation statements)

References 44 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The prospect for the new type of constructional materials based on light refractory nickel monoaluminide, NiAl, are discussed in [1]. The development of nickelbased superalloys has led to the fact that their composition has gradually moved along the two-phase region (γ + γ ) from a minor content of the γ phase to its almost complete dominance in the alloy.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Structure and properties of a composite material obtained by thermal explosion in a mixture of Ni + Al + Cr2O3

Boyarchenko

Сычев

Умаров

et al. 2017

Combust Explos Shock Waves

View full text Add to dashboard Cite

The synthesis of a composite material by thermal explosion in a reaction mixture of Ni + Al + Cr 2 O 3 was studied. The thermodynamic parameters of combustion of the systems studied were estimated to predict the composition of the inorganic products (condensed or gaseous) of self-propagating high-temperature synthesis and calculate the adiabatic combustion temperature. It is shown that the synthesis process involves competing reactions in the sample volume which are responsible for the formation of a multiphase product. The influence of the content of Cr 2 O 3 in the reaction system on the strength characteristics of the product synthesis was studied. The microstructure of the synthesized samples was examined, and their micro-hardness, toughness and residual porosity were determined. The possibility of obtaining a homogeneous material based on NiAl intermetallic compound containing dissolved chromium and chromium oxide nanoparticles is shown.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Structure and properties of a composite material obtained by thermal explosion in a mixture of Ni + Al + Cr2O3

Boyarchenko

Сычев

Умаров

et al. 2017

Combust Explos Shock Waves

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Алюминиды никеля с композитной структурой привлекают значительное внимание исследователей поскольку они обладают по-вышенной термической устойчивостью за счет вхо-ждения в их структуру тугоплавких, термодинамиче-ски стабильных фаз внедрения. Основные принципы создания композиционных материалов, упрочненных более тугоплавкими чем матрица включениями изло-жены в работе [1]. При этом отмечено, что большое значение приобретает физико-химическая совмести-мость свойств компонентов композитов.…”

Section: Introductionunclassified

Synthesis of cast heat-resistant nickel aluminide alloys with tungsten boride

Gostishchev¹,

Astapov²

2017

LoM

View full text Add to dashboard Cite

Nickel aluminides of a composite structure reinforced with inclusions of refractory transition metal compounds possess big potential possibilities for a development of new materials with enhanced strength and thermal resistance. A variety of compositions of alloying systems allows one to obtain composites of different types with a set of improved characteristics. In the given work, experimental results on a production of materials based on intermetallic NiAl matrix with inclusions of tungsten boride are presented. Thermodynamic parameters of sequential reactions underlying the production of composites are determined and indicate on a high probability of an occurrence of a two-stage synthesis process. It is shown that the phase formation occurs as a result of thermally coupled exothermic reactions in NiO-Al and WO 3 -B 2 O 3 -Al systems. It is established that to provide optimal conditions for the formation of intermetallic compounds NiAl, Ni 2 Al 3 it is necessary to have an excess of aluminum (40 %) in the initial charge. It has been shown that the introduction of inert additive CaF 2 (15 %) in a charge results to the maximum yield (about 85 %) of metal into an alloy. Increasing the concentration of B 2 O 3 in the composition of the initial mixture from WO 3 : B 2 O 3 = 1 : 0.15 to 1 : 0.45 increases the volume fraction of tungsten boride content in the synthesized alloy. At the same time, lowering the temperature causes the formation of two intermetallic phases NiAl and Ni 2 Al 3 . As the results of element analysis, X-ray diffraction and scanning electron microscopy show, the composite materials contain phases of NiAl and Ni 2 Al 3 with inclusions of tungsten boride WB. The volume fraction of WB in NiAl-WB alloy amounted about 15 % and in the alloy NiAl, Ni 2 Al 3 -WB about 25 %. Microhardness of NiAl intermetallic matrix is 3,5 -4,5 GPa. Microhardness of tungsten boride particles (6,3 -9,9 GPa) is below the theoretical value, which is not less than 20 GPa. This is associated with up to 5 wt. % dissolution of nickel in this phase. Алюминиды никеля композитной структуры, упрочненные включениями тугоплавких соединений переходных ме-таллов, обладают большими потенциальными возможностями в плане создания новых материалов с повышенной прочностью и термостойкостью. Разнообразие составов легирующих систем позволяет получать композиционные материалы разного типа с комплексом улучшенных характеристик. В работе представлены экспериментальные ре-зультаты по получению материалов на основе интерметаллидной матрицы NiAl с включениями борида вольфрама. Определены термодинамические параметры последовательных реакций, лежащих в основе получения композицион-ных материалов, которые указывают на высокую вероятность протекания двухстадийного процесса синтеза. Пока-зано, что фазообразование происходит в результате термически сопряженных экзотермических реакций в системах NiO-Al и WO 3 -B 2 O 3 -Al. Установлено, что для создания оптимальных условий образования интерметаллидов NiAl, Ni 2 Al 3 необходимо обеспечить избыток алюминия (...

show abstract

“…Порошковые сплавы (или композиты) на основе NiAl+Y 2 O 3 , имеющие температуру плавления 1630°C и плотность около 6 г / см 3 , предназначены для работы при относительно небольших нагрузках в теплонапряженных конструкциях при температурах по крайней мере до 1500°C (выше температуры плавления современных никелевых суперсплавов) [1][2][3]. Характеристики жаропрочности этого гетерофазного материала определяются твердорастворным упрочнением его интерметаллидной матрицы на основе NiAl, имеющей упорядоченную о.ц.к.…”

Section: Introductionunclassified

Contribution of nanosized structural and phase elements formed at different stages of preparation and treatment into the high-temperature strength characteristics of powder structural alloys of the NiAl-Y2O3 system

Дроздов¹,

Povarova²,

Skachkov³

et al. 2015

LoM

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

На примере сплавов системы NiAl-Y 2 O 3 рассмотрена роль ультрадисперсных и наноразмерных структурно-фазовых состояний, возникающих в системе на стадии получения исходных смесей порошков, компактирования и термомеханической обработки компактного материала, обеспечивающей формирование направленных структур. Исходные порошки NiAl получали совместным гидридно-кальциевым восстановлением (ГКВ) смесей оксидов никеля и алюминия. Механоактивацию ГКВ порошков NiAl проводили в аттриторе и шаровой мельнице. Изучали влияние времени механоактивации на строение порошков, их удельную поверхность, уровень микроискажений и размер областей когерентного рассеивания (ОКР). Показано, что удельная поверхность порошка, обработанного в аттриторе в течение 10-15 часов в 1,7-1,8 раза больше, чем после обработки порошка в шаровой мельнице в течение 150 часов, уровень микроискажений и размер ОКР порошков, измельченных в течение 15 часов в аттриторе, составляют 4,5×10-3 и 15 нм соответственно, а при обработке в барабане за 150 часов 1,9×10-3 и 29 нм соответственно, т. е. степень наклепа после кратковременной обработки в аттриторе в ~ 2 раза выше, чем после длительной в шаровой мельнице. Проведенное исследование влияние способа введения оксида Y 2 O 3 в ГКВ порошок NiAl на характер его распределения в компактном материале показало, что перемешивание в шаровом смесителе не обеспечивает равномерное распределение частиц оксида в порошке NiAl. Совмешение механоактивации в аттриторе ГКВ порошка NiAl c введением в смесь дисперсных частиц порошка оксида позволило получить горячей экструзией образцы сплава, в котором отсутствуют скопления дисперсных частиц оксидов на стыках границ зерен. Последующая рекристаллизация образцов при температурах, составляющих ~0,89-0,95Т пл (К) NiAl, в изотермических условиях или в температурном поле с градиентом температуры по длине изделия позволила получить образцы сплава с малой долей поперечных границ, что обеспечивает высокое сопротивление ползучести при температурах до 1500-1550°C.

show abstract

Physicochemical approaches to designing NiAl-based alloys for high-temperature operation

Cited by 14 publications

References 44 publications

Structure and properties of a composite material obtained by thermal explosion in a mixture of Ni + Al + Cr2O3

Structure and properties of a composite material obtained by thermal explosion in a mixture of Ni + Al + Cr2O3

Synthesis of cast heat-resistant nickel aluminide alloys with tungsten boride

Contribution of nanosized structural and phase elements formed at different stages of preparation and treatment into the high-temperature strength characteristics of powder structural alloys of the NiAl-Y2O3 system

Contact Info

Product

Resources

About