Structure and Phase Formation in the Ni–Al–Co System during Self-Propagating High-Temperature Synthesis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This paper reports on structure and phase formation of a Ni–Al–Co based alloy prepared by self-propagating high-temperature synthesis. The maximum combustion temperature was 1020°C in argon and 913°C in vacuum. The phase composition of the synthesized alloy includes a Ni0.7Co0.3
 solid solution with a cubic (Pm
m) crystal lattice. Its microstructural constituents based on γ- and β-phases are 10–20 μm in size, and γ + β interlayers located on the interface between the γ- and β-phases are up to 1–2 μm in thickness. The alloy offers high plasticity, and its compressive strength is 451 MPa. Its low remanence, low coercive force, and high saturation magnetization indicate that the alloy is a soft magnetic material. It has a coercive force Hc = 146 Oe, remanent magnetization σr = 0.35 emu/g, and saturation magnetization σs = 36.76 emu/g.

About the authors

A. E. Sychev

Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: busurina@ism.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

M. L. Busurina

Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: busurina@ism.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

O. D. Boyarchenko

Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: busurina@ism.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

P. A. Lazarev

Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: busurina@ism.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

Yu. G. Morozov

Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: busurina@ism.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

A. O. Sivakova

Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: busurina@ism.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

References

  1. Kainuma R., Ise M., Jia C.-C., Ohtani H., Ishida K. Phase Equilibria in the Al-Co-Ni Alloy System // J. Phase Equilib. Diffus. 2017. V. 38. P. 630–645. https://doi.org/10.1007/s11669-017-0586-z
  2. Koneva N.A., Potekaev A.I., Nikonenko E.L., Popova N.A., Klopotov A.A., Klopotov V.D. Structure and Phase Composition of Heat-Resistant Ni–Al–Co Alloy after Annealing and Creep // Russ. Phys. J. 2019. V. 61. № 12. P. 2218–2224. https://doi.org/10.1007/s11182-019-01658-3
  3. Oikawa K., Wulff L., Iijima T., Gejima F., Ohmori T., Fujita A., Fukamichi K., Kainuma R., Ishida K. Promising Ferromagnetic Ni–Co–Al Shape Memory Alloy System // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 79. P. 3290–3292. https://doi.org/10.1063/1.1418259
  4. Tanaka Y., Ohmori T., Oikawa K., Kainuma R., Ishida K. Ferromagnetic Co-Ni-Al Shape Memory Alloys with β + γ Two-Phase Structure // Mater. Trans. 2004. V. 45. № 2. P. 427–430. https://doi.org/10.2320/matertrans.45.427
  5. Xu Y., Kameoka S., Kishida K., Demura M., Tsai A., Hirano T. Catalytic Properties of Ni3Al Intermetallics for Methanol Decomposition // Mater. Trans. 2004. V. 45. № 11. P. 3177–3179https://doi.org/10.2320/matertrans.45.3177
  6. Kimura Y., Suzuki T., Mishima Y. Microstructure and Mechanical Properties of B2 (Co,Ni)Al Based Alloys // MRS Online Proceedings Library. 1992. V. 288. P. 697–702. https://doi.org/10.1557/PROC-288-697
  7. Kimura Y., Elmer H. Lee, Liu C.T. Microstructure, Phase Constitution and Tensile Properties of Co–Ni–Ti–Al Based Multi-Phase Alloys // Mater. Trans. 1995. V. 36. № 8. P. 1031–1040.
  8. Летников М.Н., Ломберг Б.С., Овсепян С.В. Исследование композиций системы Ni–Al–Co при разработке нового жаропрочного деформируемого интерметаллидного сплава // Научно-технический журн. “Труды ВИАМ”. 2013. № 10. С. 1.
  9. Kositsyna I.I., Zavalishin V.A. Study of Co-Ni-Al Alloys with Magnetically Controlled Shape Memory Effect // Mater. Sci. Forum. 2009. V. 635. P. 75–80. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.635.75
  10. Raghavan V. Al−Co−Ni (Aluminum−Cobalt−Nickel) // J. Phase Equilib. Diffus. 2006. V. 27. P. 372–380. https://doi.org/10.1007/s11669-006-0009-z
  11. Zhou Y., Nash P., Bessa S.M. et al. Phase Equilibria in the Al-Co-Ni Alloy System // J. Phase Equilib. Diffus. 2017. V. 38. P. 630–645.https://doi.org/10.1007/s11669-017-0586-z
  12. Поварова Л.Б., Филин С.А., Масленков С.Б. Фазовые равновесия с участием β-фазы в системах Ni–Al–Me (Me-Co, Fe, Mn, Cu) при 900 и 1100°C // Металлы. 1993. № 1. С. 191–205.
  13. Mishima Y., Ochiai S., Suzuki T. Lattice Parameters of Ni(γ), Ni3Al(γ') and Ni3Ga(γ') Solid Solutions with Additions of Transition and B-Subgroup Elements // Acta Metall. 1985. V. 33. № 6. P. 1161–1169. https://doi.org/10.1016/0001-6160(85)90211-1
  14. Merzhanov A.G., Borovinskaya I.P. Self-Propagating High-temperature Synthesis of Refractory Inorganic Compounds // Dokl. Akad. Nauk SSSR. 1972. V. 204. № 2. P. 366–369.
  15. Корчагин М.А., Бохонов Б.Б. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез квазикристаллов // Физика горения и взрыва. 2004. Т. 40. № 4. С. 74–81.
  16. Alkan M., Sonmez S., Bora Derin B., Yücel O., Andreev D., Sanin V., Yukhvid V. Production of Al–Co–Ni Ternary Alloys by the SHS Method for Use in Nickel Based Superalloys Manufacturing // High Temp. Mater. Proc. 2015. V. 34. № 3. P. 275–283. https://doi.org/10.1515/htmp-2014-0052
  17. Isothermal Section at 1100°C. Fig. 4 from Al–Co–Ni Ternary Phase Diagram Evaluation. https://materials.springer.com/msi/phase-diagram/docs/sm_msi_r_10_011478_01_full_LnkDia3 https://doi.org/10.11478.1.8 (MSI Materials Science International Services GmbH, Stuttgart © 1991).
  18. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник / Под ред. Лякишева Н.П. М.: Машиностроение, 1996–2000.
  19. Косицын С.В., Косицына И.И., Валиуллин А.И., Катаева Н.В., Завалишин В.А. Ферромагнитные сплавы Co–Ni–Al с термоупругим мартенситным превращением // Перспективные материалы. 2005. Т. 3. С. 56–61.
  20. Valiullin A.I., Kositsin S.V., Kositsina I.I., Kataeva N.V., Zavalishin V.A. Study of Ferromagnetic Co–Ni–Al Alloys with Thermoelastic L10-Martensite // Mater. Sci. Eng. A. 2006. V. 438–440. P. 1041–1044.
  21. Mazeeva A., Kim A., Ozerskoi N. et al. Structure Evolution of Ni36Al27Co37 Alloy in the Process of Mechanical Alloying and Plasma Spheroidization // Metals. 2021. V. 11. P. 1557–1571.https://doi.org/10.3390/met11101557

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (262KB)
3.

Download (118KB)
4.

Download (77KB)
5.

Download (1MB)
6.

Download (1MB)
7.

Download (1MB)
8.

Download (999KB)
9.

Download (109KB)

Copyright (c) 2023 А.Е. Сычев, М.Л. Бусурина, О.Д. Боярченко, П.А. Лазарев, Ю.Г. Морозов, А.О. Сивакова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».