Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Особенности роста интерметаллидных фаз в процессе отжига никель-алюминиевых композитов

Ю. Ю. Эмурлаева, П. А. Рябинкина, Д. В. Лазуренко, А. А. Батаев

Аннотация


Исследованы слоистые металл-интерметаллидные композиты, сформированные методом сварки взрывом пластин никеля и алюминия и последующего отжига полученного биметалла в течение 1 - 100 ч при 550, 570, 590 и 610 °C. Методами структурного анализа выявлены особенности строения границ раздела биметаллических заготовок после сварки и проведена оценка их вклада в процессы зарождения и роста интерметаллидных фаз. Проанализирована кинетика роста прослоек алюминида никеля. Установлено, что формирование интерметаллида определяется преимущественно объемной диффузией. Показано, что энергия активации роста слоя алюминида никеля зависит от структурного состояния диффузионной пары и наличия на границах раздела металлических пластин оксидных пленок.

Ключевые слова


сварка взрывом; отжиг; слоистые композиты; алюминиды никеля

Полный текст:

PDF

Литература


Гуревич Л. М. и др. Слоистые интерметаллидные композиты и покрытия / под ред. В. Н. Пустовойт. М.: Металлургиздат. 2016. 346 с.

Черепанов Г. П. Механика разрушения композиционных материалов. М.: Наука, 1983. 296 с.

Портной К. И. Высокотемпературные материалы и покрытия на основе интерметаллидов системы никель-алюминий // Порошковая металлургия. 1980. Т. 206, № 2. С. 33 - 39.

Carvalho G. H. S. F. L. et al. Aluminum-to-steel cladding by explosive welding // Metals (Basel). 2020. V. 10, No. 8. P. 1062 (DOI: 10.3390/met10081062).

Mizuuchi K. et al. Properties of Ni-aluminides-reinforced Ni-matrix laminates synthesized by pulsed-current hot pressing (PCHP) // Mater. Sci. Eng. A. 2006. V. 428, No. 1 - 2. P. 169 - 174 (DOI: 10.1016/j.msea.2006.04.113).

Kwiecien I. et al. Microstructure of the interface zone after explosive welding and further annealing of A1050/Ni201 clads using various joining conditions // J. Mater. Sci. 2020. V. 55. P. 9163 - 9172 (DOI: 10.1007/s10853-019-04317-7).

Bataev I. A. et al. Explosively welded multilayer Ni - Al composites // Mater. Des. 2015. V. 88. P. 1082 - 1087 (DOI: 10.1007/s10853-019-04317-7).

Rohatgi A. et al. Resistance-curve and fracture behavior of Ti - Al3Ti metallic-intermetallic laminate (MIL) composites // Acta Mater. 2003. V. 51, No. 10. P. 2933 - 2957 (DOI: 10.1016/S1359-6454(03)00108-3).

Fronczek D. M. et al. Structural properties of Ti/Al clads manufactured by explosive welding and annealing // Mater. Des. 2016. V. 91. P. 80 - 89 (DOI: 10.1016/j.matdes.2015.11.087).

Пацелов А. М., Рыбин В. В., Гринберг Б. А. Синтез и свойства слоистых композитов системы Ti - Al с интерметаллидной прослойкой // Деформация и разрушение. 2010. № 6. С. 27 - 31.

Lazurenko D. V. et al. Explosively welded multilayer Ti - Al composites: Structure and transformation during heat treatment // Mater. Des. 2016. V. 102. P. 122 - 130 (DOI: 10.1016/j.matdes.2016.04.037).

Carvalho G. H. S. F. L. et al. Weldability of aluminium-copper in explosive welding // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2019. V. 103. P. 3211 - 3221 (DOI: 10.1007/s00170-019-03841-9).

Трыков Ю. П., Шморгун В. Г., Слаутин О. В. Кинетика роста диффузионных прослоек в биметалле медь-алюминий, полученном по комплексной технологии // Перспективные материалы. 2003. № 3. С. 83 - 88 (http://j-pm.imet-db.ru/?archive&a=209).

Шморгун В. Г. и др. Влияние высокотемпературной термообработки на структуру и свойства медно-алюминиевого слоистого интерметаллидного композита // Конструкции из композиционных материалов. 2007. № 2. С. 37 - 42.

Ding H.-S. et al. Processing and microstructure of TiNi SMA strips prepared by cold roll-bonding and annealing of multilayer // Mater. Sci. Eng. A. 2005. V. 408, No. 1 - 2. P. 182 - 189 (DOI: 10.1016/j.msea.2005.07.055).

Srivastava V. C. et al. Microstructural characteristics of accumulative roll-bonded Ni - Al-based metal-intermetallic laminate composite // J. Mater. Eng. Perform. 2012. V. 21, No. 9. P. 1912 - 1918 (DOI: 10.1007/s11665-011-0114-y).

Огнева Т. С. Формирование многослойных композиционных материалов "металл - интерметаллид" на основе никеля и алюминия с использованием методов сварки взрывом и искрового плазменного спекания: дисс. д-ра техн. наук: 05.16.09. НГТУ, 2016. 239 c. (https://www.nstu.ru/files/dissertations/dissertaciyaognevat.s1.146941909533.pdf).

Konieczny M. et al. Processing, microstructure and properties of laminated Ni-intermetallic composites synthesised using Ni sheets and Al foils // Arch. Metall. Mater. 2011. V. 56, No. 3. P. 693 - 702. (DOI: 10.2478/v10172-011-0076-y).

Jung S. B. et al. Reaction diffusion and formation of Al3Ni and Al3Ni2 phases in the Al - Ni system // J. Mater. Sci. Lett. 1993. V. 12, No. 21. P. 1684 - 1686 (DOI: 10.1007/BF00418831).

Ren X. et al. Formation and growth kinetics of intermediate phases in Ni - Al diffusion couples // J. Wuhan Univ. Technol. Sci. Ed. 2009. V. 24, No. 5. С. 787 - 790 (DOI: 10.1007/s11595-009-5787-9).

Rashidi A. M., Amadeh A. Growth kinetics of aluminide layers on nanocrystalline nickel // Int. J. Mod. Phys. Conf. Ser. 2012. V. 5. P. 654 - 660 (DOI: 10.1142/s2010194512002590).

Pavliukova D. V. et al. Influence of the explosively welded composites structure on the diffusion processes occurring during annealing // Ifost. IEEE, 2013. P. 183 - 186 (DOI: 10.1109/IFOST.2013.6616967).

Батаев И. А. Формирование структуры сваренных взрывом материалов: экспериментальные исследования и численное моделирование // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. 2017. Т. 77, № 4. С. 55 - 67 (DOI: 10.17212/1994-6309-2017-4-55-67).

Lуpez G. A. et al. Phase characterization of diffusion soldered Ni/Al/Ni interconnections // Interface Sci. 2002. № 10. С. 13 - 19 (DOI: 10.1023/A:1015172710411).

Furuto A., Kajihara M. Numerical analysis for kinetics of reactive diffusion controlled by boundary and volume diffusion in a hypothetical binary system // Mater. Trans. 2008. V. 49, No. 2. P. 294 - 303 (DOI: 10.2320/matertrans.MRA2007192).

Xu L. et al. Growth of intermetallic layer in multi-laminated Ti/Al diffusion couples // Mater. Sci. Eng. A. 2006. V. 435 - 436. P. 638 - 647 (DOI: 10.1016/j.msea.2006.07.077).

Jain M., Gupta S. Formation of intermetallic compounds in the Ni - Al - Si ternary system // Mater. Charact. 2003. V. 51, No. 4. С. 243 - 257 (DOI: 10.1016/j.matchar.2003.12.002).

Adabi M., Amadeh A. A. Formation mechanisms of Ni - Al intermetallics during heat treatment of Ni coating on 6061 Al substrate // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2015. V. 25, No. 12. P. 3959 - 3966 (DOI: 10.1016/S1003-6326(15)64073-0).




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2021.12.27-34

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024