Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ АЛЮМИНИДОВ МЕТАЛЛОВ IV и V ГРУПП В ГИДРИДНОМ ЦИКЛЕ

https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.13-15.122-140

Полный текст:

Аннотация

Традиционные методы получения алюминидов МеIV-Vявляются трудоемкими, многостадийными и занимают много времени. В Лаборатории высокотемпературного синтеза и технологии неорганических соединений ИХФ НАН РА разработан новый высокоэффективный метод получения сплавов и интерметаллидов тугоплавких металлов – метод гидридного цикла (ГЦ). В настоящем обзоре представлены результаты систематических исследований ГЦ формирования алюминидов в системах: TiH2–Al, ZrH2–Al, NbH1,23–Al, TiH2–Al–ZrH2, TiH2-Al-NbH1,23. Установлено влияние параметров процесса, химических особенностей гидридов, соотношений исходных компонентов и фазовых превращений на процесс формирования алюминидов. Предложен механизм формирования алюминидов металлов IV–V групп в ГЦ: при нагреве компактированных смесей хМеH2+(1-х)Al→МехAl1-х2↑ происходит диссоциация водорода из гидридов, вследствие чего разрушаются связи Ме–Н; в атмосфере выделившегося водорода происходит очистка от окисной пленки; образуются активные металлы, мгновенно экзотермически взаимодействующие с алюминием по твердофазному механизму, минуя плавление алюминия. Синтезировано более 30 алюминидов: однофазные α2-Ti3Al, γ-TiAl и TiAl3; твердые растворы Al в Zr состава Zr3Al, однофазные ZrAl2; ZrAl3 и гидрид ZrAlH4,49; однофазные NbAl3; Nb2Al и Nb3Al, содержащие около 10 % Nb2Al; Ti0,35 Zr0,4Al0,25; Ti0,55Zr0,2Al0,25; Ti0,25Al0,5Nb0,25; Ti0,45Al0,28Nb0,27, Ti0,2Zr0,05Al0,75; Ti0,2Zr0,05Al0,75 и др. Некоторые алюминиды без предварительного дробления взаимодействуют с водородом в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с образованием обратимых гидридов. Построено два концентрационных треугольника систем Ti –Al–Zr и Ti–Al–Nb. По сравнению с традиционными методами синтез алюминидов металлов IV и V групп в ГЦ имеет существенные преимущества: относительно низкие температуры (~1 000 ºC) и сокращение длительности процесса (30– 60 мин); формирование алюминидов происходит в одну технологическую стадию, минуя плавление исходных компонентов; процесс экологически чистый и энергосберегающий, экономически рентабельный и т.д. Синтез триалюминидов происходит при температуре 650–670 ºС.

Алюминиды МеIV-Vгрупп являются весьма перспективными конструкционными материалами и применяются в авиакосмическом и наземном двигателестроении, оборонной промышленности, ведущих отраслях машиностроения, химической и пищевой промышленности, электронике, медицине как биосовместимые материалы и др.

Об авторах

С. К. Долуханян
Институт химической физики Национальной Академии наук Армении им. А.Б. Налбандяна
Армения

Седа Кареновна Долуханян - доктор технических наук, профессор, заведующая лабораторией.

д. 5/2, ул. П. Севака, Ереван, 375044

Тел.: +7 (060) 62-35-90



Г. Н. Мурадян
Институт химической физики Национальной Академии наук Армении им. А.Б. Налбандяна
Армения

Гарник Норикович Мурадян - младший научный сотрудник.

д. 5/2, ул. П. Севака, Ереван, 375044

Тел.: +7 (060) 62-35-90



А. Г. Алексанян
Институт химической физики Национальной Академии наук Армении им. А.Б. Налбандяна
Армения

Анаит Гургеновна Алексанян - научный сотрудник.

д. 5/2, ул. П. Севака, Ереван, 375044

Тел.: +7 (060) 62-35-90



О. П. Тер-Галстян
Институт химической физики Национальной Академии наук Армении им. А.Б. Налбандяна
Армения

Офелия Паруйровна Тер-Галстян - научный сотрудник.

д. 5/2, ул. П. Севака, Ереван, 375044

Тел.: +7 (060) 62-35-90



Н. Л. Мнацаканян
Институт химической физики Национальной Академии наук Армении им. А.Б. Налбандяна
Армения

Нуне Левоновна Мнацаканян - научный сотрудник.

д. 5/2, ул. П. Севака, Ереван, 375044

Тел.: +7 (060) 62-35-90



Список литературы

1. Kazantseva, N.V. Severe plastic deformation and hydrogenation of titanium aluminides / N.V. Kazantseva [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. – 2011. – Vol. 509. – No. 38. – P. 9307–9311.

2. Rodríguez, C. Nanostructured Al–ZrAl3 materials consolidated via spark plasma sintering: Evaluation of their mechanical properties / C. Rodríguez [et al.] Journal of Alloys and Compounds. – 2013. – Vol. 550. – P. 402–407.

3. Zhao, Liu. Preparation of Nb3Al superconductor by powder metallurgy / Liu Zhao [et al.] // J. Mod. Transport. – 2014. – Vol. 22. – No. 1. – P.55–60.

4. Azevedo, G. Synthesis and Characterization of Aluminum–Zirconium Intermetallic Composites / G. Azevedo, D. B. Santos // Journal of Materials Synthesis and Processing. – 2000. – Vol. 8. – No. 5. – P. 101–107.

5. Milanese, C. Ignition and reaction mechanism of Co– Al and Nb–Al intermetallic compounds prepared by combustion synthesis / C. Milanese [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. – 2006. – Vol. 421. – P. 156–161.

6. Долуханян, С.К. Особенности формирования структур сплавов в системе Ti–Zr–Н / С.К. Долуханян [и др.] // Химическая физика. – 2007. – Т. 26. – № 11. – С. 36–43.

7. Способ получения компактных гидридов переходных металлов. Патент РА № 2299А C01B 6/00 /Долуханян С.К., Алексанян А.Г. – 2009.

8. Способ получения сплавов переходных металлов. Патент РА № 2308А C22C 1/04 / Долуханян С.К., Алексанян А.Г. – 2009.

9. Dolukhanyan, S.K. Synthesis of Transition Metal Hydrides and a New Process for Production of Refractory Metal Alloys: An Autoreview / S.K. Dolukhanyan [et al.] // International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis. – 2010. – Vol. 19. – No. 2. – P. 85–93.

10. Aleksanyan, A.G. Formation of alloys in Ti–V system in hydride cycle and synthesis of their hydrides in selfpropagating high-temperature synthesis regime / A.G. Aleksanyan [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. – 2011. – Vol. 509. – P. 786– 789.

11. Aleksanyan, A.G. Formation of alloys in the Ti–Nb system by hydride cycle method and synthesis of their hydrides in self-propagating high-temperature synthesis / A.G. Aleksanyan [et al.] // Int. J. Hydrogen Energy. – 2012. – Vol. 37. – P. 14234–14239.

12. Долуханян, С.К. Развитие водородного материаловедения в Армении: синтез гидридов переходных металлов и разработка новых технологий получения сплавов / Долуханян С.К. Монография Под ред. д-ра тех. наук, проф. А.С. Буйновского «Редкие и редкоземельные металлы». – Томск: Изд-во НТЛ., 2014. – Р. 329–351.

13. Dolukhanyan, S.K. Synthesis of Titanium Aluminides by Hydride Cycle Process / S.K.Dolukhanyan [et al.] // International Journal of Self Propagating HighTemperature Synthesis. – 2014. – Vol. 23. – No. 2. – P. 78–82.

14. Мурадян, Г.Н. Особенности формирования алюминидов циркония в режиме гидридного цикла / Г.Н. Мурадян // Химический журнал Армении. – 2016. – Т. 69. – № 4. – С. 416–427.

15. Долуханян, С. К. Исследование процесса формирования алюминидов ниобия в гидридном цикле / С. К. Долуханян [и др.] // Химическая Физика. – 2015. – Т. 34. – № 9. – С. 1–8.

16. Edited by A. A. Borisov, L. De Luca, and A.G. Merzhanov. Self-Propagating High-Temperature Synthesis of Materials. Combustion Science and Technology Book Series. / S.K. Dolukhanyan. – SHS of Binary and Complex Hydrides. – New York: Taylor & Francis, 2002. – P. 219–237.

17. Долуханян, С.К. СВС-метод получения аккумуляторов водорода / С.К. Долуханян // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2005. – № 11. – С.13–16.

18. Merzhanov, A.G. Self propagating High Temperature Synthesis of Refractory Inorganic Composites / A.G. Merzhanov, I.P. Borovinskaya // Dokl. AN SSSR. – 1972. –Vol. 204. – № 2. – P. 366–369.

19. Лякишев, Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Т. 1–3. / Н.П. Лякишев. – М.: Машиностроение, 2000. – 992с.

20. Tretyachenko, L. Light Metal Systems. Al–Ti–Zr, Al–Nb–Ti / L. Tretyachenko. – Heidelberg: Springer / GmbH, 2005, P. 54–59; 334–379 p.

21. Lu, Kai-li. Isothermal section of Al−Ti−Zr ternary system at 1073 K / Kai-li Lu [et al.] // Trans. Nonfer. Met. Soc. China. – 2016. – Vol. 26. – P. 3052–3058.

22. Ding, X.F. A closely-complete peritectic transformation during directional solidification of a Ti-45Al-8,5Nb alloy / X.F. Ding [et al.] // J. Alloys and Compounds. – 2011. – No. 509. – P. 404–409.

23. Долуханян, С.К. Формирование алюминидов титана и ниобия, индуцированных водородом в гидридном цикле. / С.К. Долуханян [и др.] // Химическая физика. – 2017. – Т. 36. – № 4. – С. 1–11.


Для цитирования:


Долуханян С.К., Мурадян Г.Н., Алексанян А.Г., Тер-Галстян О.П., Мнацаканян Н.Л. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ АЛЮМИНИДОВ МЕТАЛЛОВ IV и V ГРУПП В ГИДРИДНОМ ЦИКЛЕ. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2018;(13-15):122-140. https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.13-15.122-140

For citation:


Dolukhanyan S.K., Muradyan G.N., Aleksanyan A.G., Ter-Galstyan O.P., Mnatsakanyan N.L. PHYSICAL AND CHEMICAL PECULIARITIES OF FORMATION OF ALUMINIDES OF IV–V GROUPS METALS IN HYDRIDE CYCLE. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2018;(13-15):122-140. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.13-15.122-140

Просмотров: 105


ISSN 1608-8298 (Print)