Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tổng hợp hợp kim siêu bền Ni–Cr–Mo bằng phương pháp cháy hỗ trợ vi sóng sử dụng oxit hỗn hợp: Các cơ chế và khía cạnh nhiệt động học
Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science - Tập 54 - Trang 2605-2616 - 2023
Tóm tắt
Hợp kim siêu bền Ni23Cr18Mo được tổng hợp thông qua quá trình khử alumino-silicothermic hỗ trợ bởi vi sóng. Các bột hỗn hợp của NiO, Cr2O3, MoO3 và các tỷ lệ khác nhau của Al và Si được sử dụng làm chất phản ứng. Các xem xét nhiệt động học và đặc trưng hóa hóa học cũng như vi cấu trúc của các hợp kim được tổng hợp đã được nghiên cứu bằng phần mềm Factsage™, plasma cảm ứng kết hợp, kính hiển vi điện tử quét được trang bị thiết bị quang phổ năng lượng tán xạ, và nhiễu xạ tia X. Các phép tính nhiệt động học cho thấy tất cả các mẫu có thể được tổng hợp thông qua tổng hợp cháy. Theo đó, thứ tự ưu tiên của quá trình khử các nguyên tố lần lượt là Ni, Mo và Cr. Kết quả chỉ ra rằng phức hợp NiCr2O4 được hình thành trong quá trình tổng hợp. Hoạt động thấp của Ni và Cr trong hợp chất này có ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả thu hồi của các nguyên tố này. Hơn nữa, hiệu quả thu hồi thấp hơn của Ni so với Mo có thể được giải thích bởi điểm nóng chảy của MoO3 thấp hơn NiO. Tuy nhiên, kết quả cho thấy rằng trong các mẫu có tỷ lệ khử Al dưới 20 pct, quá trình tổng hợp không xảy ra do điểm nóng chảy cao và phản ứng rắn thấp của Si. Đã phát hiện ra rằng có mối liên hệ giữa thu hồi Cr và sự có mặt của Al. Khi tỷ lệ khử Al tăng từ 40 đến 100 pct, hiệu quả thu hồi Cr được cải thiện gấp 3.3 lần. Hơn nữa, Al dư thừa có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả thu hồi Cr. Tuy nhiên, việc thêm Al dư thừa vào các tiền chất làm tăng Si dư còn lại trong hợp kim cuối cùng và khuyến khích sự hình thành pha liên kim loại Mo2Ni3Si.
Từ khóa
#Ni23Cr18Mo #hợp kim siêu bền #tổng hợp cháy #nhiệt động học #Si #AlTài liệu tham khảo
I. Hemmati, V. Ocelík, and JTh.M. De Hosson: Phys. Procedia., 2013, vol. 41, pp. 302–11. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2013.03.082.
P. Clook, NACE International, Denver, Colorado, 1996, NACE-96412,
C. Zheng, Z. Liu, Q. Liu, Y. Kong, and C. Liu: Coatings, 2022, vol. 12, pp. 421–40. https://doi.org/10.3390/coatings12040421.
A. Mishra: Acta Metall. Sin., 2017, vol. 30, pp. 306–18. https://doi.org/10.1007/s40195-017-0538-y.
A.K. Mishra and D.W. Shoesmith: Corrosion, 2014, vol. 70, pp. 721–30.
P. Jakupi, F. Wang, J.J. Noel, and D.W. Shoesmith: Corros. Sci., 2011, vol. 53, pp. 1670–679. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.01.028.
R. Rosa, P. Veronesi, and C. Leonelli: Chem. Eng. Process., 2013, vol. 71, pp. 2–18. https://doi.org/10.1016/j.cep.2013.02.007.
A. Varma and J.P. Lebrat: Chem. Eng. Sci., 1992, vol. 47, pp. 2179–194. https://doi.org/10.1016/0009-2509(92)87034-N.
K. Morsi: J. Mater. Sci., 2012, vol. 47, pp. 68–92. https://doi.org/10.1007/s10853-011-5926-5.
K.C. Patil, M.S. Hegde, T. Rattan, and S.T. Aruna: Chemistry of Nanocrystalline Oxide Materials: Combustion Synthesis Properties and Applications, World Scientific, Singapore, 2008.
A.S. Mukasyan, C. Costello, K.P. Sherlock, D. Lafarga, and A. Varma: Sep. Purif. Technol., 2001, vol. 25, pp. 117–26. https://doi.org/10.1016/S1383-5866(01)00096-X.
B. Akgun, H.E. Camurlu, Y. Topkaya, and N. Sevinc: Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 2011, vol. 29, pp. 601–607. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2011.04.005.
F. Maglia, U.A. Tamburini, G. Spinolo, and Z.A. Munir: J. Am. Ceram. Soc., 2000, vol. 83, pp. 1935–941. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.2000.tb01493.x.
A.G. Merzhanov: J. Mater. Chem., 2004, vol. 14, pp. 1779–786. https://doi.org/10.1039/B401358C.
A. Makino and C.K. Law: J. Am. Ceram. Soc., 1994, vol. 77, pp. 778–86. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1994.tb05365.x.
A. Ashoka, A. Kumar, and F. Tarlochan: Int. J. Self-Propagating High-Temp. Synth., 2018, vol. 27, pp. 141–53. https://doi.org/10.3103/S1061386218030020.
V.N. Sanin and D.M. Ikornikov: Russ. J. Non-Ferr. Met., 2020, vol. 61, pp. 436–45. https://doi.org/10.3103/S1067821220040070.
A.A. Zaitsev, Z.A. Sentyurina, E.A. Levashov, Y.S. Pogozhev, V.N. Sanin, P.A. Loginov, and M.I. Petrzhik: Mater. Sci. Eng. A, 2017, vol. 690, pp. 463–72. https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.09.075.
J. Feizabadi, J. Vahdati-Khaki, M. Haddad-Sabzevar, M. Sharifitabar, and S. Aliakbari-Sani: Mater Des., 2015, vol. 84, pp. 325–30. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.06.138.
S. Grohmann, G. Langhans, A. Reindl, V. Sidarava, and M.F. Zaeh: J. Mater. Process Tech., 2020, vol. 282, p. 116637. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2020.116637.
A. Ghanbari, M. Sakaki, A. Faeghinia, MSh. Bafghi, and K. Yanagisawa: Bull. Mater. Sci., 2016, vol. 39, pp. 925–33. https://doi.org/10.1007/s12034-016-1229-4.
A. Dmitruk, K. Naplocha, M. Lagos, P. Egizabal, and J. Grzęda: Compos Theory Pract., 2018, vol. 18, pp. 241–44.
A. Chakraborti, N. Vast, and Y. Le Godec: Solid. State. Sci., 2020, vol. 104, pp. 1062–65. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2020.106265.
P. Zhang, T. Xia, G. Zhang, and L. Yan: Mater. Sci. Forum., 2008, vol. 575, pp. 1086–92. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.575-578.1086.
M. Sharifitabar, J. Vahdati-Khaki, and M. Haddad-Sabzevar: Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth., 2014, vol. 47, pp. 93–101. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2014.07.006.
B.S.B. Reddy, K. Das, and S. Das: J. Mater. Sci., 2007, vol. 42, pp. 9366–378. https://doi.org/10.1007/s10853-007-1827-z.
W. Xi, S. Yin, and H. Lai: J. Mater. Process. Technol., 2003, vol. 137, pp. 1–4. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(02)01050-6.
S. Liu, J. Zhou, Y. Li, and X. Zhang: Opt. Laser. Technol., 2019, vol. 113, pp. 365–73. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2018.12.044.
F. Kaya, M. Yetis, G. Ipek-Selimoglu, and B. Derin: Eng. Sci. Technol. Int. J., 2022, vol. 27, p. 101003. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2021.05.007.
S.K. Mishra, S.K. Das, and V. Sherbacov: Compos. Sci. Technol., 2007, vol. 67, pp. 2447–453. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2006.12.017.
D. R. Gaskell, D. E. Laughlin, Introduction to the Thermodynamics of Materials, 6th Edition, CRC Press, Boca Raton, 2017, https://doi.org/10.1201/9781315119038
S.C. Kung: Metall. Trans. B, 1991, vol. 22, pp. 673–75. https://doi.org/10.1007/BF02679023.
H. Edris and D.G. McCartney: J. Mater. Sci., 1997, vol. 32, pp. 863–72. https://doi.org/10.1023/A:1018589230250.
R.L. Gordon and G.W. Harris: Nature, 1955, vol. 175, pp. 1135–136. https://doi.org/10.1038/1751135a0.
H.Y. Zhu, R. Gao, W.T. Jin, L.W. Qiu, and Z.L. Xue: Rare Met., 2018, vol. 37, pp. 621–24. https://doi.org/10.1007/s12598-015-0536-z.
R. Badrnezhad, F. Nasri, H. Pourfarzad, and S. Khadem-Jafari: Int. J. Hydrog. Energy, 2021, vol. 46, pp. 3821–832.
Y. Gui, C. Song, S. Wang, and D. Zhao: Mater. Res., 2016, vol. 31, pp. 66–75. https://doi.org/10.1557/jmr.2015.348.
J. Liu, J. Zhang, L. Deng, and G. Hao: Surf. Eng., 2019, vol. 35, pp. 59–65. https://doi.org/10.1080/02670844.2018.1460091.
Y.W. Xu and H.M. Wang: J. Alloys Compd., 2008, vol. 457, pp. 239–43. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.03.047.
Y.W. Xu and H.M. Wang: J. Alloys Compd., 2007, vol. 440, pp. 101–107. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.09.009.
K.P. Gupta: J. Ph. Equilib. Diffus., 2005, vol. 26, pp. 379–84. https://doi.org/10.1007/s11669-005-0095-3.
F. Liu, S. Yang, W. Sun, S. Guo, and Z. Hu: Int. J. Mod. Phys. B, 2009, vol. 23, pp. 1066–73. https://doi.org/10.1142/S0217979209060476.
P. Zhang, M. Li, H. Yan, J. Chen, Z. Yu, and X. Ye: J. Alloys Compd., 2019, vol. 785, pp. 984–1000. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.01.191.
M. Sakaki, A. Karimzadeh-Behnami, and M.S. Bafghi: Int. J. Refract. Hard. Met., 2014, vol. 44, pp. 142–47. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2014.02.003.
X.D. Cheng, J. Min, Z.Q. Zhu, and W.P. Ye: Metall. Mater., 2012, vol. 19, pp. 173–79. https://doi.org/10.1007/s12613-012-0534-1.
O. Muller, R. Roy, A.N.D. William, and B. White: J. Am. Ceram. Soc., 1967, vol. 51, pp. 693–99. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1968.tb15930.x.
E.B. Rudnyi, E.A. Kaibicheva, and L.N. Sidorov: J. Chem. Thermodyn., 1990, vol. 22, pp. 623–32. https://doi.org/10.1016/0021-9614(90)90015-I.
S. W. Dean, The Influence of Gas Generation on Flame Propagation for Nano-Al Based Energetic Materials, Texas Tech University, 2008, http://hdl.handle.net/2346/10786
TYu. Kiseleva, A.A. Novakova, T.L. Talako, T.F. Grigoreva, and A.N. Falkova: Inorg. Mater., 2009, vol. 45, pp. 827–31. https://doi.org/10.1134/S002016850907022X.
C. Poupart: Control of Ignition Temperature in Hybrid Thermite-Intermetallic Reactive Systems, Christian Poupart, Ottawa, 2015, https://doi.org/10.20381/ruor-2833
J.J. Granier and M.L. Pantoya: Combust. Flame., 2004, vol. 138, pp. 373–83. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2004.05.006.