автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Исследование свойств алюминированных порошков никеля и получение моноалюминида никеля на их основе

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ ИМ. А.А.ВАЙКОВА

На правах рукописи УДК 669.245.71

ФОМИНА Ольга Николаевна

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ АЛЮМИНИРОВАННЫХ ПОРОШКОВ НИКЕЛЯ И ПОЛУЧЕНИЕ МОНОАЛЮМИНИДА НИКЕЛЯ НА ИХ ОСНОВЕ

Специальность 05.16.03 — "Металлургия цветных, редких, благородных металлов"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1994

Рабога выполнена в лаборатории N 5 Института металлургии им.А.А.Байкова РАН

Научные руководители: доктор технических наук В.А.БРЮКВИН

Научный консультант: доктор химических наук Л.П.ИВАНОВ

Официальные оппоненты: профессор, доктор технических наук С.А.ПАНФИЛОВ, кандидат химических наук И.И.КОРОБОВ

Ведущее предприятие: Институт металлооргакической химии РАН

л & . . М***

Защита состоится 1994 г. в часов на

заседании специализированноготовста Д.003.15.02. в Институте металлургии им.А.А.Байкова РАН: 117911, ГСП-1, Ленинским проспект, дом 49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института металлургии им.А.А.Байкова РАН

Автореферат разослан —¡дд^ г

Справки по телефону: 1.15-96-69

Ученый секретарь специализированного совета,

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Интерметаллиды — класс материалов, занимающий промежуточное положение между метал памп и керамиками, и своими уникальными свойствами привлекающий пристальное внимание ученых и технологов.Алюминиды никеля, в частности, благодаря высокой жаростойкости и низкой плотности, являются перспективными конструкционными материалами для аэрокосмического и автомобильного двигателестроения. Рабочие температуры алюминидов никеля выше рабочих температур применяемых ныне в промышленности никелевых сплавов, а МА! является самым тугоплавким соединением в системе N1 - А1.

Однако широкое применение алюминидов никеля ограничено отсутствием дешевого и доступного способа получения изделий из них. Способом литья можно получать лишь небольшие хрупкие заготовки, которые с трудом поддаются последующей механической обработке. Методы порошковой металлургии дают возможность получать более мелкозернистые изделия заданной формы, а измельчение зерна приводит к увеличению пластичности материала. Однако компак-тирование и спекание жестких и хрупких частиц интерметаллидов требуют очень высоких давлений и температур, процессы получения изделий многостадийны и трудоемки. Наиболее перспективным на данном этапе развития проблемы является способ реакционного спекания, в котором образование интерметаллида происходит при спекании смеси порошков исходных компонентов. При этом одним из основных условий получения качественного изделия является точное соблюдение равномерного стехиометрическогосостава по всему объему заготовки. Соблюсти это условие при механическом смешивании порошков довольно сложно, главным образом из-за разности удельных масс никеля и алюминия.

В этой связи получение однородной порошковой композиции №-А1, выбор условий ее компактирования и спекание представляют несомненный теоретический и практический интерес, определяемый актуальностью разработок но них технологий получения изделий из интерметаллидов.

Цель работы; Применительно к задачам получения новых металлических материалов и изделий из них целью настоящей работы явилась разработка процесса получения плакированного алюминием никелевого порошка зада иного состава методом термического разложения металл «органических соединений и выбор режимов его реакционного спекания. При этом решались следующие задачи' выбор

оптимальных условий «.номинирования и пассивирующей обработки плакированного порошка;

исследование свойств порошков, алюминированных в различных режимах;

исследование свойств продуктов спекания алюминированных порошков;

исследование свойств моноалюминида никеля, полученного реакционным спеканием плакированного порошка, п сравнении со свойствами литого материала.

Научная новизна. Впервые разработан процесс жидкофазного алюминирования никелевого порошка в эфиротолуольном растворе хлоргидридных производных алюминия. Исследованы физико-химические свойства плакированных порошков и их поведение при спекании» Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в сочетании с компактированием получены образцы плотного беспористого моноалюминида никеля. Исследованы механические свойства, жаростойкость и электрохимическое поведение полученного материала в различных средах.

ДесТоверность полученных результатов обеспечена применением современных методов физико-химического анализа: оптической и растровой Электронной микроскопии для определения микроструктуры порошков и спеченных компактов; термогравиметрин, термо-кондуктометрии, рйнтгеноэлектронной спектроскопии для исследования свойств алюминированных порошков; рентгенофазового анализа и ртутной порометрии для исследования свойств спеченных компактов; дифференциально-термического анализа для исследования поведения алюминированных порошков при спекании.

-Практическая значимость. Работа проводилась в рамках плановой тематики ИМЁТ РАН и Государственной научно-технической программы "Новые металлические материалы", предусматривающих разработку физико-химических основ процессов получения перспективных металлических материалов. Научные результаты работы и их обобщенное изложейис являются физико-химической основой технологической разработки способа получения изделий заданной формы из алюминидов переходных металлов на примере М1А1 — наиболее тугоплавкого соединения в системе N¡-£1. Использование и качестве исходного материала алюминированных порошков позволяет.избавиться от Недостатков, присущих существующим способам, и обеспечивает получение беспористого материала, не уступающего па свойствам эталонным образцам литого N1А1.

Апробаци* рабогм. Рслу.чьта ты работы доложены и обсуждены на

II Бессоюзном симпозиуме по перспективным металлическим материалам (Москва, 12-17 мая 1991 г.), ряд положений работы опубликован VI Всесоюзным совещанием по применению металлоорганиче-ских соединений для получения неорганических покрытий»! материалов (Нижний Новгород, 16-18 сентября 1991 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ и получено 1 авторское свидетельство.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, обсуждения результатов, выводов и списка литературы, насчитывающего 119 наименований, и изложена на 126страницах машинописного текста, включая 25 рисунков и 5 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Разработку процесса алюминирования никелевого порошка проводили на основании исследования свойств получаемых порошков и их поведения при спекании. В качестве основы для алюминирования опробованы никелевые порошки с диаметром частиц от 1 до 200 мкм; по результатам исследований для получения плакированного порошка был выбран порошок карбонильного никеля марки ПНК ОТ-3 дисперсностью 5-20 мкм. В различных режимах алюминирования получено 36 лабораторных партий порошка массой по 50-80 г и две укрупненно-лабораторные партии по 1,1.— 1,5 кг порошка с содержанием 28-32 вес. % алюминия. Дли исследования свойств алюмини-рованных порошков было приготовлено около 200 образцов.

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА АЛЮМИНИРОВАНИЯ НИКЕЛЕВОГО ПОРОШКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОРОШКОВ Ni-AI

Получить алюминиевое покрытие на подложке из переходного металла можно методом термического разложения металлооргани-ческих соединений (МОО. Однако высокие температуры пиролиза алюминийорганических соединений приводят к загрязнению наносимого покрытия карбидом алюминия AI4C3. Избавиться от этой нежелательной примеси и снизить температуру осаждения можно, используя в качестве исходного соединения лигийал(оминийгидрид, молекула которого, в отль те от МОС, не содержит связи алюминий-углерод.

Процесс жидкофазного низкотемпературного алюминирования никелевого порошка разрабатывали совместно с ГНИИХТЭОС на базе исследований по получению алюминиевого порошка при термическом разложении гидрндоорганических производных алюминия. Выбор режима процесса алюминирования никелевого порошка проводили на основании исследования свойств алюминированных по-

рошков> полученных в различных условиях, и их поведения при спекании. Исходное вещество — гидрид алюминия — получали при взаимодействии эфиротолуольннх растворов литийалюминийгидри-да и хлорида алюминия; в соответствии с реакцией:

ЗШ1Н4 + А1С1з = 4А1Нз+ЗиС1,

в ходе которой хлорид лития, обладающий черезвычайно малой растворимостью в диэтиловом эфире, выпадает в осадок, а гидрид алюминия находится в растворе в виде сольвата —эфи-рата А1Нз • ОЕ«2.

Осаждение из эфиротолуольного раствора может протекать по двум конкурирующим механизмам — гомогенному (осаждение .в объеме) и гетерогенному (формирование покрытия на подложке). При гетерогенном механизме разложения первой стадией является адсорбция молекулы А1Нз ОЕ1г на активном центре (АЦ) подложки.

Образование адсорбционной связи ослабляет связь А1-0 в молекуле г фирата, и на следующей стадии процесса молекула эфира переход 1Т в раствор. Далее происходит разрыв связи А1-Н и десорбция водорода с поверхности подложки. Механизм гетерогенного процесса может быть схематически представлен последовательностью реакций; АЦ + А1Нз-ОЕ12(р-р) -» АЦ-АШз-ОЕ|2(пов.) -* АЦ-А1Нз<псш.) + + ОЕ!2<р-р>- АЦ-А1+3/2Н2

Осаждением алюминия из гидридных растворов были получены Порошки с содержанием алюминия 15, 17 и 19 мас.% алюминия. Такие количества алюминия наносили из расчета синтеза низшего алюьинида №зА1, при этом предполагали, что алюминий, нанесенный в избытке, частично окислится при контакте порошка с воздухом с образованием защитного оксидного слоя.

Исследование свойств полученных лорошко» метода ми ДТ А, ТГА и ТКМА свидетельствует о том, что при нагревании происходит газовыделение из ллюминиеиого слоя. При спекании прессовок из названных порошков ш воздухе, в гелии и в вакууме образцы Получались рыхлыми и ломкими и после измельчения разделялись на магнитную и немагйптйу!вфракции, из чет можно сделать им вод о том, что реакция образования немагнитного алюминида проходит не полностью. Поданным. РФА при-спекании образуется смесь фаз, и в том числе Л1гОз и непрореагировавший никель.

Для определения причины потери активного алюминия и газовыделения из алюминиевого слоя было проведено исследование поверхностногословосажденного алюминия. На рис.1 представлены ЭСХА-спектры алюминиевой пластинки-эталона и никелевой пластинки, алюминнрованной в том же режиме, что и порошки. Из

Рис. 1. ЭСХА-слектри поверхностного слоя: а алюминиевая пластинка; б — слой осажденного алюминия

рис.1 видно, что на поверхности компактного алюминия образуется пленка оксида AI2O3, тогда как на осажденном алюминии помимоокис-дного образуется также гидроксидный слой. Очевидно, такая поверхность весьма гигроскопична и активно адсорбирует из воздуха влагу. Результаты газового анализа также подтверждают эти выводы.

При спекании порошка состава Ni — 17 мас.% AI в режиме горячего изостатического прессования был получен материал со структурой, изобилующей мелкими порами, что также свидетельствует о газовыделении из алюминиевого слоя, препятствующем сцеплению частиц при спекании.

Из проведенных исследований был сделан вывод о необходимости пассивирующей обработки алюминированного порошка для формирования на поверхности частиц защитного слоя AI2O3. Для пассивирования поверхности свежеосажденного алюминия использовали спирто-кислотный (KCl) и спиртовой способы.

Масс-спектрометрический анализ порошка, полученного ал »минированием из гидридного раствора, содержащего 31 мас,% AI и пассивированного спирто-кислотным способом, показал, что в масс-спек .-ре начиная с 90* С регистрируется выделение HCl, количество которого незначительно растет с повышением температуры. При температуре 420° С резко возрастают интенсивности массовых линий, отвечающих HCl и Нг. Примерно на два порядка меньше интенсивность массовых линий, отвечающих молекулам толуола и осколочных радикалов.

При нагревании до 800° С алюминированного порошка, пассивированного спиртовым способом, в масс-спектре фиксируется присутствие паров воды, а в интервале 150° — 400° С — следов толуола. Результаты анализа свидетельствуют о преимуществе спиртового способа пассивирования, так как он не только сохраняет алюминий в активной форме для реакционного спекания, но и, в отличие от спирто-кислотното способа, не вызывает дополнительного газовыделения при спекания, препятствующего сцеплению частиц между собой.

При реакционном спекании прессовок из пассивированных порошков алюминий полностью реагирует с никелем с образованием интерметаллида. Так, из порошка состава Ni-31 мас.% AI, соответствующего стехиометрии моноалюминида ннкеля, полученного из раствора гидрида алюминия, при реакционном спекании образовался продукт, который поданным РФА более чем на 95% состоял из NiAI. Нами установлено, что осаждение а'чоминня из гидридного (А1Нз) раствора.npoiPrarr медленно. и при нанесении больших количеств

в

алюминия покрытие получается рыхлым, и порах "застревают" молекулы растворителя, которые п дальнейшем выделяются из прессо-иок при нагревании, препятствуя образованию плотного изделия.

Нагреванием порошков до 400 "С в вакууме не удается устранить эффект газовыделения, а при подъеме температуры выше 450 °С возможен "саморазогрев" порошка, при котором инициируется реакция между никелем и алюминием.

С целью обеспечения повышенной скорости осаждения алюминия и (|к>рмирования более плотного слоя при алюминировании никелевого порошка вместо эфиротешуольного раствор;! гидрида алюминия использовали растворы смешанных растворителей — хлораланов, синтезируемых по уравнению: п1аА1Н4 + рА1С1з «= А1ц+рН4лС1зр-п + пУС1

Состав хлораланов характеризуется мольным отношением (.¡А1Н4/А1С!з, варьируемым от 1 доЗ. Хлораланы обладают меньшей термической стабильностью по сравнению с А1Нз, что связано с перераспределением электронной плотности в молекуле при замене связи А1-Н на связь А1-С1. Высокая полярность связи А1-С1 способствует смещению электронной плотности от атома водорода к атому алюминия и ослаблению связи А1-Н, отвечающей за термическую стабильность молекулы п целом. Как показали исследования, в области молярных отношений иА1Н4/А1С1з от 1 до 3 происходит экстремальное увеличение константы скорости термического разложения, н точке максимума ША1Н4/А1С1з=2,3) константа скорости термолиза при 8(ГС в 8 раз превышает константу скорости для раствора монохлоралана и гидрида алюминия.

Для получения качественного покрытия наиболее важносоздание таких условий протекания процесса, при которых объемное разложение полностью подавляется, и осаждение происходит исключительно на поверхности подложки. При проведении процесса в газовой фазе ло достигается направленным потоком исходного соединения и повышенной температурой образца. При жидкофазном осаждении поддерживать температуру образца существенно выше температуры раствора невозможно, так что избирательность может быть обеспечена в основном использованием каталитических свойств материала образца. Ог количества активных центров на поверхности подложки зависит скорость первых 'стадий осаждения, во многом определяющих ход процесса; от условий осаждения зависит формирование плотного покрытия. Если активность материала основы недостатоиг-на, то на поверхности могут оставаться адсорбированные мояекули. эфирата, что приводит к замедлению процесса-И'-формированию рыхлом, некачественного покрьтЬ?/

Разложение гидридных соединений катализируется переходными металлами в высоких степенях окисления, примем хлориды более активны, чем оксиды. Для активизации поверхности порошка-подложки был разработан способ каталитической обработки исходного порошка тетрахлоридом титана.

Следует отметить, что каталитические свойства материала подложки "срабатывают" только до получения очень тонких слоев алюминия на уровне 1-3 монослоев, затем они не проявляются, и дальнейший рост слоев металлического алюминия происходит за счет деструкции гидридного соединения на поверхности осажденного алюминия.

Каталитические свойства металлического алюминия выражены гораздо слабее, чем у соединений переходных металлов в высоких степенях окислении, но присутствие в системе больших количеств алюминия даже при умеренных температурах повышает константу скорости термораспада на 1-2 порядка, что обеспечивает значительное !ревышение скорости гетерогенного процесса по сравнению с осаждением в объеме.

Дл»увеличения скорости процесса алюминирования и формирования более плотного покрытия необходимо постоянное удаление с поверхности свежеосажденного алюминия адсорбированных соль-ва1тшх комплексов, наличие которых в осажденном слое разрыхляет его и приводит к газовыделению при спекании образцов.

Естественного перемешивания реакционной смеси за счет выкипания эфира и выделения водорода недостаточно, и интенсификация гидродинамического режима за счет принудительного перемешивания раствора способствует ускорению процесса алюминирования и повышению качества покрытия.

Сравнительное исследование свойств и поведения при спекании ал№минироваинмх порошков с рыхлым и гмотным алюминне»ым слоем показали преимущества последних. Осаждение плотного алюминиевого слоя позволяет избавиться от газовыделения при нагревании. Так, при спекании порошка с. рыхлым алюминиевым слоем происходило увеличение объема образцов тем большее, чем больше было усилие прессования.

" При спекании в тех же условиях прессовок из порошка с плотным алюмиинебым слоем зависимость изменения объема от давления прессования была обратной, то есть происходила объемная усадка образцов тем большая, чем больше было давление прессования.

Об отрицательном вл и инии эффекта газовыделения при спекании свидетельствуют и результаты ртутной порометрии спеченных об-

разцо* из порошков с рыхлим и плотным алюминиевым слоем, Пористость образца с ры*лым алюминиевым слоем (=25%) более чем вдвое превышает пористость образца с плотным алюминиевым по-крнтиемЧ=11 %). При этом количество крупных (100-200 мкм) пор в образце из порошка, полученного в гидридном растворе, значительно больше, чем в образце из порошка, полученного из раствора хлоралана.

Следует отметить, что всеалюминированные порошки отличаются очен»'хорошей формуемостью. Насыпная масса порошков с рыхлым алюминйевым слоем равнялась 0,734 г/см3, порошков с плотным слоем — 1,073 г/см3. Удельная поверхность порошков в зависимости от способа осаждения алюминия изменялась от 1,9 до 2,4 м2/г. Данные световой и электронной микроскопии свидетельствуют о том, что алюминиевое покрытие полностью повторяет рельеф основы, являясь равномерным и сплошным. ч

Результаты исследований порошков^ полученных »'различных режимах алюминирования, показали, что при использовании для получения композиционных порошков раствора гидрида алюминия . осаждаемый слой получается значительно более рыхлым, чем при алюминировании из растворов хлоралана. Благодаря пассивирующей обработке осажденный алюминий остается в активной форме при контакте алюминированного порошка с воздухом и полностью вступает в реакцию образования интерметаллида.На основании исследований свойств порошков, полученных в различных режимах, был разработан процесс алюминирования, позволяющий получать композиционный порошок N1- А1, удовлетворяющий т />ебованиям реакционного спекания.

Разработанный процесс жидкофазного низкотемпературного ' алюминирования включает в себя следующие стадии:

1. Подготовка порошка-основы.

Исходный никелевый порошок сушат в вакууме 10"2мм рт.ст. в течение 2,0-2,5 часов при температуре 250-260 *С.'Затем проводят каталитическую обработку порошка 0,2 М раствором тетрахлорида титана в гептане и сушат порошок в токе аргона при 110 "С »течение 1,0-1,5 часов.

2. Алюминирование.

Растйор хлоралана готовят, исходя из соотношения ЫА1Н4 к А1С1з, равного 2,5.

Соотношение объемов эфира и толуола в эфиротолуольной сц«еси равно 4:6. Концентрация хлоралана в растворе определяется пределами концентрационной стабильности и равна 14,0 г/л.

Перед алюминированием реактор продувают аргоном при 120 °С, j.utM охлаждают до комнатной температуры и загружают порошок. Количество исходного порошка определяется количеством осаждаемого алюминия и объемом реактора. Температуру осаждения поддерживают равной 65-78 "С, осаждение ведут при перемешивании раствора, скорость вращения мешалки — 400 об/мин. Об окончании процесса судят по прекращению газовыделения; продолжительность процесса «8 час. По окончании алюминирования отработанный раствор сливают и отмывают порошок эфиром.

3. Пассивирующая обработка.

Алюминированный и отмытый эфиром порошок пассивируют 6%-ным раствором этилового спирта в эфире в течение 3-х минут. Затем пассивирующий раствор сливают, отмывают порошок эфиром и сушат в токе аргона при 110 'С в течение 1 часа.

ПОЛУЧЕНИЕ МОНОАЛЮМИНИДА НИКЕЛЯ СВ-СИНТЕ-ЗОМ АЛЮМИНИРОВАННОГО ПОРОШКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КОМПАКТОВ

Для оценки возможности получения беспористых компактов из Ы1А1 методом реакционного спекания в условиях самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в сочетании с компактиро-ванием было проведено исследование термической активности алю-минированного никелевого порошка в сравнении с механической и механоактивироканными смесями порошков никеля и алюминия. В качестве реперных веществ для оценки величины термического эффекта реакционной) спекания использовали №С1 и А1. На рис.2 представлены кривые ДТА названных порошков.

Из рисунка 2 видно, что величины термических эффектов, соответствующих реакции образования ннтерметаллнда (1=580 °С) для алюминированного порошка и смеси порошков близки между собой, и характер протекания процесса в обоих случаях одинаков. У аттри-тированных порошков термический эффект реакции много меньше и убывает с увеличением времени аттрнтирования; изменяется и характер процесса.

Так, у порошка, аттритированного в течение 16 часов, эффект находится полностью в области более низких температур. Из полученных результатов следует, что для реакционного спекания в условиях СВС пригодны механическая смесь и алюминированный порошок, тогда как термическая активность мсханоактивированных порошков для этих условии недостаточна, так как при агтритирова-нии происходит сильный локальный разогрев частиц и образование зародышей фаз интерметаллидов, чем объясняется потеря термиче-

_I___I_:_I_I_I__I_I___

fOO SffD 3PO W>0 XC ftlt IVO ¿/

Рис.2. Кривые реакционного спекания порошков: / — смесь порошков никеля и алюминия; 2 — порошок никеля, плакированный алюминием; 3 — смесь порошков, аттрировлнмля 4 час.; 4 — смесь порошков, лттрировпнная 8 час.; 5 — смесь порошков, аттрированнан 16 час.

ской активности.

Из ал юмин и рова иных порошков методом pea кщшн н от ел ек пни и в режиме СВС-компактировання были получены ровные, практически беспористые таблетки, Изготовление образцов осуществлялось по следующей схеме. Предварительным компилированием при давлении 4 • 10"3 МПа были получены щблегки массой 100 г и диаметром 58 мм. Синтез проводили в реакционной .пресс-форме, давление под-прессовки составляло 1,1 • 10, давление компактирования — 1,1 • 102 Мпа. Скорость и температуру горения определяли по микротер-мопарной методике. Время задержки приложения давления варьировалось от 1 до 6 с, а время выдержки под давлением — от 5 до 40 с. Реакция горения в NiAl проходит со скоростью «22 мм/с. Измеренная температура горения меньше температуры плавления NiAl, но выше температуры плавления алюминия. Компактирование при синтезе обеспечивает удаление из сырого компакта адсорбированных порошками газов.Отсутсгине пористости в образцах контролировали микроструктурным анализом к измерением обьема и массы образцов. Фазовый состав полученного материала поданным РФА полностью соответствовал моноалюминиду никеля, полученному методом литья.

Твердость полученного материала равнялась 5ООО МПа при небольшом разбросе значений ±150 МПа. Высокую твердость СВС-NiAl можно объяснить формированием каркаса из частиц оксида алюминия, образованных при пассивирующей обработке и последующем спекании алюмипарованного порошка.

Результаты механических испытаний образцов CBC-NiAl и параллельных испытаний образцов, изготовленных методом СВС из смесей элементарных порошков, представлены на рис.3. Механические свойства образцов из алюммннрованных порошков превосходит свойства образцов из элементарных смесей, что можно объяснит»> как более полным протеканием процесса реакционного спекания в алю-минированных порошках, так и повышенным по сравнению с обычными смесями содержанием в них оксида алюминия, частицы которого оказыиаюг упрочняющее действие,

Результаты испытаний жаростойкости полученного материала представлены на рис.4. Кинетика окисления CBC-NiAl аналогична таковойдлслитого материала. При температурах > 1100°С происходит смена закона окисления с параболического на линейный, что связано с морфологическими и кристаллохимическими особенностями пленки Ah Оз , Р '(легкости, ее высокотемпературных модификаций. При 110QT стойкость к окислению литого и СНГ-материала

мащроЗамыиМ

x Oi3

ПИ

m

sea

w ■

roo m мм fj¿>o y

Рис.3. Температурная зависимость предела упругости (по данным испытания на изгиб) СВС- NiAl, полученного из смеси и из плакированных порошков

,va ¿г>г> зро W S9C

fpéW, VtC

Рис.4. Окисление на воздухе образцов 1,2 — NiAl, СВС плакированных порошков; 3,4 — NiAl литой

практически одинакова, при 900°С CBC-NiAI превосходит литой мо-ноалюмииид, легированный иттрием. Электрохимическое поведение CBC-NiAI исследовали методом анодной поляризации в различных средах. В солянокислой среде NIAI подвергается активному анодному растворению, затем наступает пассивация при высокой плотности тока. В азотной кислоте за небольшой областью растворения следует область пассивации с нулевой плотностью тока. В слабых (5 и 10%) сернокислых растворах NIAI пассивен вплоть до начала выделения кислорода, в 15%-ном растворе возникает область растворения. В нейтральной среде с хлорид-анионом (1 н NaCI) интерметаллид подвергается акненому анодному растворению. В щелочной среде (1н КОН) NiAl пассивен вплоть до начала газовыделения.

выводы

1. Впервые разработан способ получения изделий из моноалюми-нида никеля реакционным спеканием плакированных алюминием никелевых порошков в режиме СВС в сочетании с компакти-рованием.

2. Впервые разработан процесс жидкофазного низкотемпературного алюминирования никелевого порошка из эфнротолуолышх растворов хлоргидридных производных алюминия, включающий каталитическую обработку порошка-подложки, осаждение заданного количества алюминия и пассивирующую обработку полученной порошковой композиции.

3. Комплексом методов физико-химического анализа проведено исследование свойств алюминированных никелевых порошков, отвечающих составу интерметаллидов №зА! и NiAl, в зависимости от режимов алюминирования. По результатам исследований выбраны оптимальные режимы обработки исходного и алюминированного порошков и параметры процесса алюминирования.

4. Исследованы свойства спеченных компактов в зависимости от режимов алюминирования. Проведено сравнительное исследование реакционной активности алюминированного никелевого порошка с механической и аттритированными смесями никеля и алюминия и выявлены преимущества алюминированного порошка.

5. Методом ГВС в сочетании с компактированием из плакированного алюминием никелевого порошка получены образцы плотного беспористого алюминида никеля.

6. Проведены исследования механических свойпв, жаростойкости и электрохимического поведения компактных образцов алюми-нидов никеля, полученных из алюминированного никелевого порошка; показано, что по жаростойкости и жаропрочности полученный

материал превосходит литой алгаминид.

7. Из результатов выполненной работы следует, что разработанный процесс жидкофазного низкотемпературного алюминирования может быть рекомендован для получения композиционных порошков переходных металлов с заданным содержанием алюминия для изготовления компактных изделий и нанесения интерметаллидных покрытий.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. А.Г.Николаев, О.Н.Фомина, А.В.Ребров и др. "Способ получения изделий из алюминидов металлов". Авторское свидетельство N1564852 от 20.07.1990г., заявка N4427641 от 18.05.1988г.

2. А.Г.Николаев.О.Н.Фомина.В.Г.Кошеляеваидр. Высокотемпературный синтез моноалк>минидл никеля из плакиро-ванннх порошков. Веб. "Синергетика. Новые технологий получения и свойства металлических материалов". Тезисы докладов И Всесоюзного симпозиума по перспективным металлическим материалам, М.,. 1991г., с.26.

3. А.Г.Николаев.В.Г.Кошеляева.О.Н.Фомина и др. Свойства и получение алюминидов никеля и титана методом СВС. Там же, с.27.

4. И.К.Тагиров,О.Н.Фомина,А.Г.Николаев и др. Получение плакированного алюминием никелевого порошка. В сб. "Применение металлоорганичсских соединений для получения неорганических покрытий и материалов". Тезисы докчадов VI Всесоюзного совещания, Нижний Новгород, 1991г., ч.И, с.71-72;

5. А. Г. H и к о л а е в, О. H. Фом и на, К . Б. П оварова и др. Синтез компактного моноалюммнида никеля из алюминированного никелевого порошка. "Журнал неорганической химии", 1993, т.38, N11, с. 1780-1784.

6. О. Н.Фомин а, А.Г.Николаев, К . Б. П оварова и др. Алюминировлнис порошков переходных металлов из эфиротолуоль-ных растворов хлорала на. "Журнал неорганической химии", 1994, т.39, N2, с!240-242.

7. А. Г. H н колаев, О. H.Фпмнна, К. Б.Повлрова и ар Физнко химические свойства моноалюминида никеля^ полученного СВС-комппктйровлнием ^лакированных порошков. "Металлы", 1994, N3 (в печати).