Механохимический синтез композитных структур Ni/HfC

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Методами рентгеноструктурного анализа, растровой электронной микроскопии с использованием рентгеноспектрального микроанализа изучена структурно-фазовая эволюция механохимического формирования металломатричных механокомпозитов Ni/HfC с содержанием никеля 50 и 70 мас.%. Показано, что при механохимическом синтезе в тройной смеси порошков никеля, гафния и углерода (сажи) при стехиометрическом соотношении содержаний гафния и углерода образование карбида гафния рентгенографически определяется уже через 40 с. Для обоих составов размеры кристаллитов никеля при механической активации до 4 мин быстро уменьшаются по сравнению с исходными. Интенсивное образование карбида гафния фиксируется при механической активации длительностью в интервале 4−8 мин. В интервале 12−20 мин процессы вторичного структурообразования приводят к гомогенизации продукта и обеднению карбида гафния по углероду до состава HfС0,5.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. Ф. Григорьева

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: grig@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Д. В. Дудина

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН; Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН

Email: grig@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Т. М. Видюк

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН; Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН

Email: grig@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

С. А. Ковалева

Объединенный институт машиностроения НАНБ

Email: grig@solid.nsc.ru
Белоруссия, Минск

А. В. Ухина

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН

Email: grig@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Е. Т. Девяткина

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН

Email: grig@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск

С. В. Восмериков

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН

Email: grig@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Н. З. Ляхов

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН

Email: grig@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Чернов, И.И. Проблема гелия и водорода в реакторных конструкционных материалах / И.И. Чернов // Атомный эксперт. Atomicexpert.com, P.4220299. https://atomicexpert.com/page4232963.html. − (Chernov, I.I. Problema geliia i vodoroda v reaktornykh konstruktsionnykh materialakh / I.I. Chernov // Atomnyi ekspert. Atomicexpert.com, P.4220299. https://atomicexpert.com/page4232963.html)
  2. Ибрагимов, Ш.Ш. Влияние концентрации гелия на высокотемпературное охрупчивание никеля / Ш.Ш. Ибрагимов, О.П. Максимкин, В.Ф. Реутов, К.Г. Фархутдинов, Ш.Б. Шиганаков // ЖТФ. 1985. Т.55. №1. С.198–200. − (Ibragimov, Sh.Sh. Vliyanie kontsentratsii geliya na vysokotemperaturnoe okhrupchivanie nikelya // Sh.Sh. Ibragimov, O.P. Maksimkin, V.F. Reutov, K.G. Farkhutdinov, Sh.B. Shiganakov // Z. Tekhnicheskoj Fiziki. 1985. T.55. №1. S.198−200.)
  3. Углов, В.В. Радиационное материаловедение: учеб.пособ. / В.В. Углов. – Минск: БГУ, 2019. 99 с. − (Uglov, V.V. Radiatsionnoe materialovedenie: uchebnoe posobie / V.V. Uglov. − Minsk: BGU, 2019. 99 р.)
  4. Yu, K.Y. Superior tolerance of Ag/Ni multilayers against Kr ion irradiation: An in situ study / K.Y. Yu, C. Sun, Y. Chen, Y. Liu, H. Wang, M.A. Kirk, M. Li, X. Zhang // Philos. Mag. 2013. V. 93. №26. P.3547–3562.
  5. Demkowicz, M.J. The role of interface structure in controlling high helium concentrations / M.J. Demkowicz, A. Misra, A. Caro // Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2012. V.16. №3. P.101–108.
  6. Кулешова, Е.А. Радиационно-индуцированная структура аустенитных сталей с различным содержанием никеля под действием нейтронного облучения в реакторах СМ-3 и БОР-60 / Е.А. Кулешова, С.В. Федотова, Д.А. Мальцев, А.С. Фролов, Д.В.Сафонов, Н.В. Степанов, Г.М. Жучков, Б.З. Марголин, А.А. Сорокин // Вопр. материаловедения. 2022. Т.4. №112. С.121–155. − (Kuleshova, E.A. Radiatsionno-indutsirovannaya struktura austenitnykh stalei s razlichnym soderzhaniem nikelya pod deistviem neitronnogo oblucheniya v reaktorakh SM-3 i BOR-60 / E.A. Kuleshova, S.V. Fedotova, D.A. Maltsev, A.S. Frolov, D.V. Safonov, N.V. Stepanov, G.M. Zhuchkov, B.Z. Margolin, A.A. Sorokin // Voprosy materialovedeniya. 2022. T.4. №112. S.121–155.)
  7. Berthod, P. Microstructure evolution in the bulk and surface states of chromium-rich nickel-based cast alloys reinforced by hafnium carbides after exposure to high temperature in air / P. Berthod, E. Conrath // Mater. High Temp. 2014. V.31. №3. P.266–273.
  8. Farhan, M. Synthesis and properties of electroless Ni-P-HfC nanocomposite coatings / M. Farhan, O. Fayyaz, M. Nawaz, A.B. Radwan, R.A. Shakoor // Mater. Chem. Phys. 2022. V.291. Art.126696.
  9. Conrath, E. Properties of a HfC-reinforced nickel-based superalloy in creep and oxidation at 1100°C / E. Conrath, P. Berthod // Mater. Sci. 2018. V.53. №6. P.861−867.
  10. Berthod, P. Consequences of partial {Hf by Ta}-substitution on the high temperature properties of a HfC–reinforced Ni-based superalloy / P. Berthod, D.A. Kane, L. Aranda // Mater. Chem. Phys. 2021. V.271. Art.124949.
  11. Лиознов, Г.Л. Газофазные ядерные двигатели для космических аппаратов / Г.Л. Лиознов // Науч.-техн. журнал «Двигатель». 1999. №5–6. С.41. − (Lioznov, G.L. Gazofaznye yadernye dvigateli dlya kosmicheskikh apparatov // G.L. Lioznov // Nauch.-tekhn. zhurnal “Dvigatel”. 1999. №5–6. S.41)
  12. Чувильдеев, В.Н. Теория неравновесных границ зерен в металлах и её приложения для описания нано- и микрокристаллических материалов / В.Н. Чувильдеев // Вестн. Нижегород. ун-та им. Н.И. Лобачевского. 2010. №5–2. С.124–131. − (Chuvildeev, V.N. Teoriya neravnovesnykh granits zeren v metallakh i eyo prilozheniya dlya opisaniya nano- i mikrokristallicheskikh materialov / V.N. Chuvildeev // Vest. Nizhegorod. Un-ta imeni N.I. Lobachevskogo. 2010. №5–2. S.124–131.)
  13. Laugier, J. LMGP-suite of programs for the interpretation of X-ray experiments / J. Laugier, B. Bochu. − ENSP. Grenoble: Lab. Materiaux genie Phys, 2003.
  14. DIFFRACplus TOPAS. Bruker AXS GmbH. Ostliche. Rheinbruckenstraße 50. D-76187. Karlsruhe. Germany, 2006.
  15. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник: в 3 т. / под общ. ред. Н.П. Лякишева. − М.: Машиностроение, 1996. Т.1. 992 с. – (Diagrammy sostoyaniya dvoinykh metallicheskikh sistem: spravochnik : 3 pt. / ed. N.P. Lyakishev. − M.: Mashinostroenie, 1996. V.1. 992 p.)
  16. Portnoi, V.K. Formation of nickel carbide in the course of deformation treatment of Ni-C mixtures / V.K. Portnoi, A.V. Leonov, S.N. Mudretsova, S.A. Fedotov // Phys. Met. Metallogr. 2010. V.109. Is.2. P.153–161.
  17. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник: в 3 т. / под общ. ред. Н.П. Лякишева. − М.: Машиностроение, 1997. Т.2. 1024 с. – (Diagrammy sostoyaniya dvoinykh metallicheskikh sistem: spravochnik : 3 pt / ed. N.P. Lyakishev. − M.: Mashinostroenie, 1997. V.2. 1024 p.)
  18. Thompson, J.R. Formation of powdered Hf-Ni, Hf-Cu and Hf-Ru materials by mechanical alloying methods / J.R. Thompson, C. Politis, Y.C. Kim // Mater. Sci. Eng. 1988. V.97. P.31−34.
  19. Li, J.H. Structural transition and glass-forming ability of the Ni–Hf system studied by molecular dynamics simulation / J.H. Li, L.T. Kong, B.X. Liu // J. Mater. Res. 2004. V.19. №12. P.3547–3555.
  20. Lyakhov, N. Rapid mechanochemical synthesis of titanium and hafnium carbides / N. Lyakhov, T. Grigoreva, V.Šepelák, B.Tolochko, A. Ancharov, S. Vosmerikov, E. Devyatkina, Т. Udalova, S. Petrova // J. Mater. Sci. 2018. V.53. №19. P.13584–13591.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Фиг. 1. Дифрактограммы продуктов МХС в смесях порошков никеля, гафния, углерода, содержащих 50 (а, в) и 70 мас.% Ni (б, г)

Скачать (2MB)
Метаданные
3. Фиг. 2. Изменение размера L кристаллитов (а) и параметра a кристаллической решетки никеля (б) в зависимости от длительности τМА механической обработки смесей с разным содержанием никеля (формула для смеси [(100–x)(Hf+C)]+xNi)

Скачать (654KB)
Метаданные
4. Фиг. 3. Микрофотографии РЭМ (BSE) порошковых смесей двух составов после 40 с МА: а, б – 50 и 70 мас.% Ni соответственно

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Фиг. 4. Микрофотографии РЭМ (BSE) порошковых смесей двух составов после 4 мин МА: а, б – 50 и 70 мас.% Ni соответственно

Скачать (3MB)
Метаданные
6. Фиг. 5. Микрофотографии РЭМ (BSE) порошковых смесей двух составов после 20 мин МА: а, б – 50 и 70 мас.% Ni соответственно

Скачать (3MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025