Inorganic MaterialsInorganic MaterialsНеорганические материалы0002-337X3034-5588The Russian Academy of Sciences23187010.31857/S0002337X23070151QSLCMYArticlesСтатьиUnknownStructure and Phase Formation in the Ni–Al–Co System during Self-Propagating High-Temperature SynthesisОсобенности структуро- и фазообразования в системе Ni–Al–Co в процессе СВСSychevA. E.СычевА. Е.busurina@ism.ac.ruBusurinaM. L.БусуринаМ. Л.busurina@ism.ac.ruBoyarchenkoO. D.БоярченкоО. Д.busurina@ism.ac.ruLazarevP. A.ЛазаревП. А.busurina@ism.ac.ruMorozovYu. G.МорозовЮ. Г.busurina@ism.ac.ruSivakovaA. O.СиваковаА. О.busurina@ism.ac.ruMerzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian Academy of SciencesИнститут структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук0107202359773373925122023Copyright ©; 2023, А.Е. Сычев, М.Л. Бусурина, О.Д. Боярченко, П.А. Лазарев, Ю.Г. Морозов, А.О. СиваковаCopyright ©; 2023, А.Е. Сычев, М.Л. Бусурина, О.Д. Боярченко, П.А. Лазарев, Ю.Г. Морозов, А.О. Сивакова2023А.Е. Сычев, М.Л. Бусурина, О.Д. Боярченко, П.А. Лазарев, Ю.Г. Морозов, А.О. СиваковаА.Е. Сычев, М.Л. Бусурина, О.Д. Боярченко, П.А. Лазарев, Ю.Г. Морозов, А.О. Сиваковаhttps://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/231870

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 (Pmm) 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.

В работе исследованы особенности структуро- и фазообразования сплава на основе системы Ni–Al–Co, полученного методом СВС. Максимальная температура горения в аргоне составила 1020°C, а в вакууме – 913°C. Фазовый состав синтезированного сплава представлен твердым раствором Ni0.7Co0.3\(\left\langle {{\text{Al}}} \right\rangle \) с кубической решеткой Pm\(\bar {3}\)m. Структурные составляющие сплава на основе γ-, β-фаз имеют размер 10–20 мкм, прослойки γ + β, расположенные на границе γ- и β-фаз, достигают 1–2 мкм. Сплав проявляет высокую пластичность, прочность на сжатие составляет 451 МПа. Низкий остаточный магнетизм, величина коэрцитивной силы и высокая намагниченность показывают, что этот сплав относится к магнитомягким материалам. Коэрцитивная сила составляет Hc = 146 Э. Остаточная намагниченность σr = 0.35 эмe/г, намагниченность насыщения σs = 36.76 эме/г.

self-propagating high-temperature synthesismicrostructureintermetallic alloysolid solutionсамораспространяющийся высокотемпературный синтезмикроструктураинтерметаллидный сплавтвердый растворKainuma 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-zKoneva 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/s11182-019-01658-3Oikawa 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/10.1063/1.1418259Tanaka 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.45.427Xu 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.45.3177Kimura 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-288-697Kimura 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.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.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.635.75Raghavan 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-zZhou 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-zПоварова 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.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)90211-1Merzhanov 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.Корчагин М.А., Бохонов Б.Б. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез квазикристаллов // Физика горения и взрыва. 2004. Т. 40. № 4. С. 74–81.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-2014-0052Isothermal 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).Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник / Под ред. Лякишева Н.П. М.: Машиностроение, 1996–2000.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.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.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