Structure and mechanical properties of Ni3Al intermetallic, fabricated by spark plasma sintering of mechanically activated «Ni - Al» powder mixtures
- Authors: Shevtsova L.I.1
-
Affiliations:
- Issue: No 3 (2014)
- Pages: 21-27
- Section: MATERIAL SCIENCE
- URL: https://ogarev-online.ru/1994-6309/article/view/302214
- ID: 302214
Cite item
Abstract
The structure and mechanical properties of Ni3Al intermetallic are studied. The materials are fabricated according to different schemes, which combined mechanical activation of Ni and Al powders, self-propagating high temperature synthesis (SHS) and spark plasma sintering (SPS). It is found that Ni3Al intermetallics, fabricated by SPS using three different routes, have relative density of about 97 % and high values of mechanical properties compared to similar materials, obtained by conventional methods. Microhardness of the sintered samples range from 6100 to 6300 MPa. The value of flexural strength of all sintered samples is equal to 800 MPa. Spark plasma sintering of 86.71 % wt. Ni and 13.29 % wt. Al powders at 1100 °C leads to the formation of the material with the highest level of tensile strength equal to 400 MPa. This process was the most fast and efficient. It combines the chemical interaction of reagents with the sintering process.
About the authors
L. I. Shevtsova
Email: edeliya2010@mail.ru
Post-graduate Student, Novosibirsk State Technical University, e-mail: edeliya2010@mail.ru
References
- Taub A.I., Fleischer R.L. Intermetallic Compounds for High Temperature Structural Use // Science. – 1989. – Vol. 243, № 4891. – P. 616–621.2. Deevi S.C., Sikka V.K. Nickel and iron aluminides: an overview on properties, processing, and applications // Intermetallics. – 1996. – Vol. 4, № 5. – P. 357–375.3. Гринберг Б.А., Иванов М.А. Интерметаллиды Ni3Al и TiAl: микроструктура, деформационное поведение. – Екатеринбург: УрО РАН, 2002. – 359 c.4. Toshio M., Toshiyuki H. Effects of unidirectional solidification conditions on the microstructure and tensile properties of Ni3Al // Intermetallics. – 1995. – Vol. 3, № 1. – P. 23–33.5. Овчаренко В.Е., Перевалова О.Б. Эволюция зёренной структуры при экструзии интерметаллического соединения Ni3Al в процессе высокотемпературного синтеза под давлением. II. Экспериментальные данные // Физика и химия обработки материалов. – 2007. – № 4. – С. 78–82.6. Tokita M. Trends in Advanced SPS (Spark Plasma Sintering) Systems and Technology // Journal of the Society of Powder Technology Japan. – 1993. – Vol. 30, – № 11. – P. 790–804.7. Groza J.R., Zavaliangos A. Nanostructures bulk solids by field activated sintering // Reviews on Advanced Materials Science. – 2003. – Vol. 5, № 1. – P. 24–33.8. Spark Plasma Sintering of Metals and Metal Matrix Nanocomposites: A Review / N. Saheb, Z. Iqbal, A. Khalil, A. Hakeem, N. Aqeeli, T. Laoui, A. Al-Qutub, R. Kirchner // Journal of Nanomaterials. – 2012. – Vol. 2012. – P. 1–13.9. Влияние температуры нагрева на структуру и механические свойства материала, полученного искровым плазменным спеканием порошка ПН85Ю15 / Л.И. Шевцова, И.А. Батаев, В.И. Мали, А.Г. Анисимов, Д.В. Лазуренко, Т.С. Самейщева // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2013. – № 4 (61). – С. 35–42.10. Structure and properties of composite materials "aluminum-nickel aluminide" produced by the SPS method / L.I. Shevtsova, V.I. Mali, A.A. Bataev, I.A. Bataev, D.S. Terent'ev, V.S. Lozhkin // The 8 international forum on strategic technologies (IFOST 2013). – Mongolia, Ulaanbaatar, 2013. – Vol. 1. – P. 187–189.11. Microstructure and mechanical properties of Ni3Al fabricated by thermal explosion and hot extrusion / L.Y. Sheng, W. Zhang, J.T. Guo, Z.S. Wang, V.E. Ovcharenko, L.Z. Zhou, H.Q. Ye // Intermetallics. – 2009. – Vol. 17, № 7. – P. 572–577.12. Корчагин М.А., Дудина Д.В. Использование самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и механической активации для получения нанокомпозитов // Физика горения и взрыва. – 2007. – Т. 43, № 2. – С. 58–71.13. Твердофазный режим горения в механически активированных СВС-системах I. Влияние продолжительности механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горения / М.А. Корчагин, Т.Ф. Григорьева, Б.Б. Бохонов, М.Р. Шарафутдинов, А.П. Баринова, Н.З. Ляхов // Физика горения и взрыва. – 2003. – Т. 39, № 1. – С. 51–59.14. Твердофазный режим горения в механически активированных СВС-системах II. Влияние режимов механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горения / М.А. Корчагин, Т.Ф. Григорьева, Б.Б. Бохонов, М.Р. Шарафутдинов, А.П. Баринова, Н.З. Ляхов // Физика горения и взрыва. – 2003. – Т. 39, № 1. – С. 60–68.15. Filimonov V.Yu., Korchagin M.A., Lyakhov N.Z. Kinetics of mechanically activated high temperature synthesis of Ni3Al in the thermal explosion mode // Intermetallics. – 2011. – Vol. 19, № 7. – P. 833–840.16. Рогачев А.С., Myкасьян А.С. Горение для синтеза материалов: введение в структурную макрокинетику. – М.: Физматлит, 2012. – 400 с.17. Shee S.K., Pradhan S.K., De M. Effect of alloying on the microstructure and mechanical properties of Ni3Al // Journal of Alloys and Compounds. – 1998. – Vol. 265, № 1-2. – P. 249–256.18. Spark Plasma Sintering of nanoscale (Ni+Al) powder mixture / J.S. Kim, H.S. Choi, D. Dudina, J.K. Lee, Y.S. Kwon // Solid State Phenomena. – 2007. – Vol. 119. – P. 35–38.19. Колачёв Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. – М.: МИСИС, 1999. – 416 с.20. Morsi K. Review: reaction synthesis processing of Ni – Al intermetallic materials // Materials Science and Engineering A. – 2001. – Vol. 299, № 1-2. – P. 1–15.
Supplementary files
