EA035488B1 - Method for obtaining electrodes from alloys based on nickel aluminide - Google Patents

Method for obtaining electrodes from alloys based on nickel aluminide Download PDF

Info

Publication number
EA035488B1
EA035488B1 EA201800040A EA201800040A EA035488B1 EA 035488 B1 EA035488 B1 EA 035488B1 EA 201800040 A EA201800040 A EA 201800040A EA 201800040 A EA201800040 A EA 201800040A EA 035488 B1 EA035488 B1 EA 035488B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
stage
aluminum
alloy
mixture
melt
Prior art date
Application number
EA201800040A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201800040A1 (en
Inventor
Евгений Александрович Левашов
Юрий Сергеевич Погожев
Жанна Александровна Сентюрина
Александр Анатольевич ЗАЙЦЕВ
Владимир Николаевич Санин
Владимир Исаакович Юхвид
Дмитрий Евгеньевич Андреев
Денис Михайлович Икорников
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Publication of EA201800040A1 publication Critical patent/EA201800040A1/en
Publication of EA035488B1 publication Critical patent/EA035488B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/23Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces involving a self-propagating high-temperature synthesis or reaction sintering step
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/005Casting ingots, e.g. from ferrous metals from non-ferrous metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/025Casting heavy metals with high melting point, i.e. 1000 - 1600 degrees C, e.g. Co 1490 degrees C, Ni 1450 degrees C, Mn 1240 degrees C, Cu 1083 degrees C
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00Materials specially adapted for additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433Nickel- or cobalt-based alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433Nickel- or cobalt-based alloys
    • C22C1/0441Alloys based on intermetallic compounds of the type rare earth - Co, Ni
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/047Making non-ferrous alloys by powder metallurgy comprising intermetallic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/007Alloys based on nickel or cobalt with a light metal (alkali metal Li, Na, K, Rb, Cs; earth alkali metal Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al Ga, Ge, Ti) or B, Si, Zr, Hf, Sc, Y, lanthanides, actinides, as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/057Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being less 10%
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

The invention relates to obtaining cast electrodes from high alloys based on nickel aluminide and may be used in additive 3D technologies in order to obtain geometrically complicated articles. The method includes obtainment of the semi-finished product through the centrifugal SHS casting with using the reaction mixture containing, wt.%: nickel oxide 47.0-49.1, aluminum 28.6-32.4, alloying additive 13.1-17.9, functional additive 6.5-7.0; a two-stage remelt of the semi-finished with obtaining the refined degassed ingot during the first stage and the electrode from the nanomodified alloy during the second stage, wherein during the said second stage some amount of the master alloy that consists of pressed aluminum and nanopowder mixture with a specific surface area of 5-30 m/g and lump aluminum is introduced into the melt before pouring the latter into the crystallizer to ensure the nanopowder content of 0.5-7 vol.% in the melt; with its further cooling down to the room temperature and extraction from the crystallizer. The invention is directed to the development of the integrated technology of electrodes made of alloys based on nickel aluminide.

Description

Изобретение относится к области специальной металлургии, в частности к получению литых электродов из высоколегированных сплавов на основе алюминидов никеля, и может быть использовано для центробежной атомизации материала электродов, которые могут применяться при получении гранул, использующихся в аддитивных 3D-технологиях, направленных для получения сложнопрофильных изделий из жаропрочных металлических материалов.The invention relates to the field of special metallurgy, in particular to the production of cast electrodes from high-alloyed alloys based on nickel aluminides, and can be used for centrifugal atomization of the electrode material, which can be used to obtain granules used in additive 3D technologies aimed at obtaining complex-shaped products from heat-resistant metal materials.

Известен способ (RU 2032496, опубл. 10.04.1995) получения алюминидов переходных металлов, преимущественно никеля, тантала, титана, ниобия, железа, включающий приготовление экзотермической смеси порошков переходного металла и алюминия, брикетирование смеси, разогрев брикетов до инициирования реакции самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и последующее горячее деформирование продуктов синтеза.There is a known method (RU 2032496, publ. 10.04.1995) for obtaining aluminides of transition metals, mainly nickel, tantalum, titanium, niobium, iron, including the preparation of an exothermic mixture of transition metal and aluminum powders, briquetting the mixture, heating the briquettes until the initiation of the reaction of self-propagating high-temperature synthesis ( SHS) and subsequent hot deformation of the synthesis products.

Недостатком данного способа являются высокие энергозатраты, высокая стоимость исходных порошков металлов-реагентов, повышенные требования к чистоте исходных порошков по примесям: кислороду, азоту, углероду и др., что зачастую трудно реализовать на практике.The disadvantages of this method are high energy consumption, high cost of starting powders of reagent metals, increased requirements for the purity of starting powders for impurities: oxygen, nitrogen, carbon, etc., which are often difficult to implement in practice.

Известен способ (RU 2523049, опубл. 20.07.2014) получения литого сплава на основе гамма алюминида титана, предназначенного для получения фасонных отливок, включающий получение смеси из порошков чистых металлов, содержащих титан, алюминий и ниобий, получение брикета с относительной плотностью 50-85%, проведение термовакуумной обработки брикета при температуре 550-650°С в течение 10-40 мин, скорости нагрева 5-40°С/мин и давлении 10-1-10-3 Па, а СВС проводят при начальной температуре 560-650°С.There is a known method (RU 2523049, publ. 07/20/2014) for producing a cast alloy based on gamma titanium aluminide intended for producing shaped castings, including obtaining a mixture of pure metal powders containing titanium, aluminum and niobium, obtaining a briquette with a relative density of 50-85 %, thermal vacuum treatment of the briquette at a temperature of 550-650 ° C for 10-40 minutes, a heating rate of 5-40 ° C / min and a pressure of 10-1-10-3 Pa, and SHS is carried out at an initial temperature of 560-650 ° FROM.

Известен способ получения жаропрочных сплавов (RU 2534325, опубл. 27.11.2014), который включает приготовление реакционной смеси порошков исходных компонентов, содержащей оксиды никеля, кобальта, хрома III, молибдена, титана, чистый алюминий, а также углерод, бор, цирконий, помещение реакционной смеси в тугоплавкую форму, размещение формы на центрифуге воспламенение смеси и проведение синтеза в режиме горения при центробежном ускорении 200-300 g с последующим отделением литого сплава на основе алюминидов никеля, при этом готовят смесь при следующем соотношение компонентов (вес.%): оксид никеля (40,0-43,7), оксид кобальта (12,0-13,2), оксид хрома (2,9-4,3), оксид молибдена (3,1-3,9), оксид титана (1,3-2,4), углерод, бор и цирконий.A known method of producing heat-resistant alloys (RU 2534325, publ. 27.11.2014), which includes the preparation of a reaction mixture of powders of the initial components containing oxides of nickel, cobalt, chromium III, molybdenum, titanium, pure aluminum, as well as carbon, boron, zirconium, room reaction mixture into a refractory form, placing the mold on a centrifuge, igniting the mixture and carrying out synthesis in combustion mode at centrifugal acceleration of 200-300 g, followed by separation of the cast alloy based on nickel aluminides, while preparing the mixture with the following ratio of components (wt%): oxide nickel (40.0-43.7), cobalt oxide (12.0-13.2), chromium oxide (2.9-4.3), molybdenum oxide (3.1-3.9), titanium oxide ( 1.3-2.4), carbon, boron and zirconium.

Недостатком способа является то, что он не позволяет получать длиномерные электроды заданной геометрией из наномодифицированного сплава.The disadvantage of this method is that it does not allow to obtain long-dimensional electrodes of a given geometry from a nano-modified alloy.

Наиболее близким аналогом к заявленному является способ (CN 100497700 С, опубл. 10.06.2009) получения электродов из сплавов на основе алюминидов никеля, включающий многостадийный переплав склонных к ликвации компонентов сплава (Ni, Al, Cr, Мо, Та.) с получением на первой стадии рафинирования дегазированного слитка, а на последующих стадиях - однородного по химическому составу электрода. При этом переплав осуществляется в защитной инертной атмосфере или в вакууме.The closest analogue to the claimed one is a method (CN 100497700 C, publ. 06/10/2009) for obtaining electrodes from alloys based on nickel aluminides, including a multi-stage remelting of alloy components prone to segregation (Ni, Al, Cr, Mo, Ta.) To obtain the first stage of degassed ingot refining, and at the subsequent stages - an electrode homogeneous in chemical composition. In this case, the remelting is carried out in a protective inert atmosphere or in a vacuum.

Недостатком данного способа являются высокие энергозатраты, связанные с многостадийностью переплава: число переплавов варьируется от 3 до 6 раз, повышенные требования к химической чистоте исходных компонентов, требуемая чистота исходных металлов находится на уровне 99,999% по примесям, что заметно удорожает процесс и продукт, а также отсутствие возможности получения электродов с наномодифицированной структурой.The disadvantage of this method is the high energy consumption associated with the multi-stage remelting: the number of remelts varies from 3 to 6 times, increased requirements for the chemical purity of the starting components, the required purity of the starting metals is at the level of 99.999% for impurities, which significantly increases the cost of the process and the product, as well as lack of the possibility of obtaining electrodes with a nano-modified structure.

Техническим результатом заявленного изобретения является снижение энергозатрат и стоимости за счет уменьшения числа переплавов до двух и использования менее дорогостоящего оксидного сырья при одновременном обеспечении химической чистоты получаемого электрода по содержанию примесей, а именно: кислорода менее 0,2%, азота менее 0,01%, углерода менее 0,1%. Кроме того, техническим результатом является повышение термостойкости полученного электрода за счет уменьшения размера зерна основной фазы NiAl материала электрода путем наномодифицирования данного материала.The technical result of the claimed invention is to reduce energy consumption and cost by reducing the number of remelts to two and using less expensive oxide raw materials while ensuring the chemical purity of the resulting electrode in terms of impurity content, namely: oxygen less than 0.2%, nitrogen less than 0.01%, carbon less than 0.1%. In addition, the technical result is to increase the thermal stability of the obtained electrode by reducing the grain size of the main NiAl phase of the electrode material by nano-modification of this material.

Технический результат заявленного изобретения достигается следующем образом.The technical result of the claimed invention is achieved as follows.

Способ получения электродов из сплавов на основе алюминида никеля включает получение полуфабриката методом центробежного СВС-литья с использованием реакционной смеси при следующем соотношении компонентов, вес.%:The method for producing electrodes from alloys based on nickel aluminide includes obtaining a semi-finished product by the method of centrifugal SHS casting using a reaction mixture with the following ratio of components, wt%:

Оксид никеля 47,0 - 49,1Nickel oxide 47.0 - 49.1

Алюминий 28,6 - 32,4Aluminum 28.6 - 32.4

Легирующая добавка 13,1-17,9Alloy addition 13.1-17.9

Функциональная добавка 6,5-7,0.Functional additive 6.5-7.0.

Затем проводят двухстадийный переплав полуфабриката с получением на первой стадии рафинированного дегазированного слитка. На второй стадии получают электрод из наномодифицированного сплава. При этом на второй стадии в расплав вводят лигатуру, состоящую из прессованной смеси алюминия с нанопорошком с удельной поверхностью 5+30 м2 г и кускового алюминия, за 2-3 мин до его разливки в кристаллизатор в количестве, обеспечивающем содержание 0,5-7 об.% нанопорошка в расплаве. После чего расплав охлаждают до комнатной температуры и извлекают из кристаллизатора.Then a two-stage remelting of the semifinished product is carried out to obtain a refined degassed ingot at the first stage. At the second stage, an electrode is obtained from a nano-modified alloy. At the same time, at the second stage, a ligature is introduced into the melt, consisting of a pressed mixture of aluminum with nanopowder with a specific surface area of 5 + 30 m2 g and lump aluminum, 2-3 minutes before its pouring into a crystallizer in an amount providing a content of 0.5-7 vol. .% nanopowder in the melt. Then the melt is cooled to room temperature and removed from the crystallizer.

Центробежное СВС-литье осуществляется путем размещения реакционной смеси в тугоплавкойCentrifugal SHS casting is carried out by placing the reaction mixture in a refractory

- 1 035488 форме, покрытой с внутренней поверхности функциональным защитным слоем из тугоплавкого неорганического соединения, размещения формы на центрифуге, воспламенения смеси, проведения процесса- 1 035488 a mold covered from the inner surface with a functional protective layer of a refractory inorganic compound, placing the mold on a centrifuge, igniting the mixture, carrying out the process

СВС при центробежном ускорении 60 (±10) g и отделения синтезированного интерметаллидного литого сплава от шлака.SHS with centrifugal acceleration 60 (± 10) g and separation of the synthesized intermetallic cast alloy from the slag.

В качестве легирующей добавки используют смесь компонентов Cr2O3 и Hf и B и Co3O4.A mixture of components Cr 2 O 3 and Hf and B and Co 3 O 4 is used as an alloying addition.

В легирующею добавку дополнительно вводят компонент MoO3.The component MoO 3 is additionally added to the alloying addition.

В качестве функциональной добавки использую смесь компонентов Al2O3 и Na3AlF6.I use a mixture of components Al 2 O 3 and Na 3 AlF 6 as a functional additive.

Двухстадийный переплав полуфабриката осуществляется в защитной инертной атмосфере или в вакууме.A two-stage remelting of a semi-finished product is carried out in a protective inert atmosphere or in a vacuum.

В качестве нанопорошка используется порошок WC, или TaC, или NbC, или ZrO2, или Y2O3, или Al2O3.As used nanopowder WC powder, or TaC, or NbC, or ZrO 2, or Y2O3, or Al2O3.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is carried out as follows.

Стадию синтеза литого полуфабриката методами центробежного СВС-литья проводят путем приготовления реакционной смеси из алюминия, оксида никеля, легирующей и функциональной добавок. Загружают смесь в тугоплавкую форму, покрытую с внутренней поверхности функциональным защитным слоем из тугоплавкого неорганического соединения, размещают форму на роторе центрифуги, воспламененяют смесь и проводят синтез в режиме горения при центробежном ускорении 60(±10) g. При этом реакционную смесь готовят при следующем соотношении компонентов, вес.%: оксид никеля - 47,0-49,1; алюминий - 28,6-32,4; легирующая добавка - 13,1-17,9; функциональная добавка - 6,5-7,0. В качестве легирующей добавки используют смесь компонентов Cr2O3 и Hf и B и СО3О4. В легирующею добавку дополнительно вводят компонент MoO3.The stage of synthesis of a cast semi-finished product by centrifugal SHS-casting methods is carried out by preparing a reaction mixture from aluminum, nickel oxide, alloying and functional additives. The mixture is loaded into a refractory form, covered from the inner surface with a functional protective layer of a refractory inorganic compound, the form is placed on the centrifuge rotor, the mixture is ignited and the synthesis is carried out in combustion mode at a centrifugal acceleration of 60 (± 10) g. In this case, the reaction mixture is prepared with the following ratio of components, wt%: nickel oxide - 47.0-49.1; aluminum - 28.6-32.4; alloying additive - 13.1-17.9; functional additive - 6.5-7.0. A mixture of components Cr 2 O 3 and Hf and B and CO 3 O 4 is used as an alloying addition. The component MoO 3 is additionally added to the alloying addition.

Кроме того, в состав исходной экзотерической смеси вводят функциональные добавки Al2O3 и Na3AlF6 с суммарным содержанием не более 7,0% вес.In addition, functional additives Al 2 O 3 and Na 3 AlF 6 are introduced into the composition of the initial exoteric mixture with a total content of not more than 7.0 wt%.

Последующий этап переработки полуфабриката включает двухстадийный индукционный переплав в защитной инертной атмосфере или в вакууме. На первой стадии проводится рафинирование и дегазированние слитка. На второй стадии осуществляется наномодифицирование сплава путем введения в расплав лигатуры, состоящей из прессованный смеси алюминия с нанопорошком с удельной поверхностью 5-30 м2/г и кускового алюминия, в количестве, обеспечивающем содержание 0,5-7 об.% нанопорошка в расплаве, за 2-3 мин до разливки и его последующей отливки в кристаллизатор заданной геометрии. После чего расплав охлаждают до комнатной температуры и извлекают из кристаллизатора.The subsequent stage of processing the semi-finished product includes a two-stage induction remelting in a protective inert atmosphere or in a vacuum. At the first stage, the ingot is refined and degassed. At the second stage, nanomodification of the alloy is carried out by introducing into the melt a master alloy consisting of a pressed mixture of aluminum with nanopowder with a specific surface area of 5-30 m 2 / g and lumpy aluminum, in an amount that provides a content of 0.5-7 vol.% Of nanopowder in the melt, 2-3 minutes before casting and its subsequent casting into a mold of a given geometry. Then the melt is cooled to room temperature and removed from the crystallizer.

Снижение стоимости, уменьшение числа переплавов до двух и использования менее дорогостоящего оксидного сырья при одновременном обеспечении химической чистоты получаемого электрода по содержанию примесей, а именно кислорода менее 0,2%, азота менее 0,01%, углерода менее 0,1% достигается за счет применения энергосберегающей технологии СВС-литья, позволяющей синтезировать в режиме горения высокочистый по примесям полуфабрикат с безликвационной структурой, из которого в дальнейшем возможно получить за один переплав электрод с требуемой структурой и чистотой.Reducing the cost, reducing the number of remelting to two and using less expensive oxide raw materials while ensuring the chemical purity of the resulting electrode in terms of impurity content, namely oxygen less than 0.2%, nitrogen less than 0.01%, carbon less than 0.1% is achieved due to application of energy-saving SHS-casting technology, which allows synthesizing in the combustion mode a semi-finished product with high purity in impurities with a non-liquidation structure, from which it is possible in the future to obtain an electrode with the required structure and purity in one remelting.

Повышение термостойкости полученного электрода достигается путем введения оптимального количества наночастиц WC, ZrO2, Y2O3, значительно (в 2-3 раза) измельчающих зерно основной фазы NiAl.An increase in the thermal stability of the obtained electrode is achieved by introducing an optimal amount of nanoparticles WC, ZrO 2 , Y 2 O 3 , which significantly (2-3 times) refines the grain of the main NiAl phase.

Выбор исходной смеси, включающей высокое содержание Al, оксида никеля и легирующих добавок, таких как Cr2O3, Hf, B, Co3O4, MoO3, введение в смесь функциональных добавок Al2O3 и Na3AlF6 для регулирования вязкости шлаковой фазы, установление центробежного ускорения 60(±10) g, что позволяет получать высоколегированные жаропрочные сплавы на основе алюминидов никеля с безликвационной структурой.Selection of an initial mixture containing a high content of Al, nickel oxide and alloying additives such as Cr2O3, Hf, B, Co3O4, MoO3, introducing functional additives Al2O3 and Na3AlF6 into the mixture to control the viscosity of the slag phase, setting the centrifugal acceleration to 60 (± 10) g , which makes it possible to obtain high-alloyed heat-resistant alloys based on nickel aluminides with a liquid-free structure.

Последующий двухстадийный переплав позволяет снизить содержание газовых примесей до значений менее 0,4%, провести наномодифицирование сплава путем введения в расплав лигатуры с наноразмерными частицами и сформировать длиномерные электроды путем разливки сплава в кристаллизатор заданной геометрии.The subsequent two-stage remelting makes it possible to reduce the content of gas impurities to values less than 0.4%, to carry out nano-modification of the alloy by introducing a master alloy with nanosized particles into the melt, and to form long-dimensional electrodes by pouring the alloy into a mold of a given geometry.

Введение легирующей добавки позволяет обеспечитьThe introduction of a dopant allows

1) твердорастворное (Co, Mo) упрочнение материала матрицы (на основе NiAl);1) solid solution (Co, Mo) hardening of the matrix material (based on NiAl);

2) композиционное упрочнение матрицы выделениями на основе комплексного боридного соединения Ni20Al3B6 и CrB с частичным замещением Ni и Cr на Mo;2) compositional strengthening of the matrix by precipitates based on the complex boride compound Ni 20 Al 3 B 6 and CrB with partial replacement of Ni and Cr by Mo;

3) компоненты Hf и B являются структурными модификаторами и оказывают положительное влияние на формирование мелкозернистой, безликвационной структуры разрабатываемых составов.3) the components Hf and B are structural modifiers and have a positive effect on the formation of a fine-grained, liquid-free structure of the developed compositions.

При содержании компонентов смеси в заявленном интервале и значении перегрузки 60(±10) g формируются беспористые слитки с равномерно распределенными по объему структурными компонентами.When the content of the mixture components in the stated range and the overload value of 60 (± 10) g, non-porous ingots with structural components evenly distributed over the volume are formed.

Выбор центробежного ускорения 60(±10) g обусловлен оптимизацией процесса синтеза, направленного на максимально возможное увеличение массы синтезируемого слитка. Интервал значений перегрузки обусловлен суммарным эффектом, направленным на получение максимально возможного объема сжигания с учетом характеристик центробежной установки и максимального выхода (глубины фазоразделения) целевой фазы (металлической) в слиток.The choice of a centrifugal acceleration of 60 (± 10) g is due to the optimization of the synthesis process aimed at the maximum possible increase in the mass of the synthesized ingot. The range of overload values is due to the total effect aimed at obtaining the maximum possible combustion volume, taking into account the characteristics of the centrifugal unit and the maximum output (phase separation depth) of the target phase (metal) into the ingot.

В случае отклонения от заданных интервалов содержания компонентов NiO - 47,0-49,1, Al - 28,6- 2 035488In case of deviation from the specified intervals of the content of components NiO - 47.0-49.1, Al - 28.6- 2 035488

32,4, легирующей добавки - 13,1-17,9, функциональной добавки - 6,5-7,0, а также воздействия перегрузки ниже (50 g), в синтезированных слитках формируется несплошность, наблюдаемая как на макро, так и на микроуровне. Примеры по обоснованию режимов СВС-центробежного литья и переплава сведены в табл. 1-9.32.4, alloying additive - 13.1-17.9, functional additive - 6.5-7.0, as well as the effect of overload below (50 g), a discontinuity is formed in the synthesized ingots, which is observed both on macro and on micro level. Examples of justifying the modes of SHS-centrifugal casting and remelting are summarized in table. 1-9.

При суммарном содержании легирующей добавки более 17,9% (пример 7, табл. 2) в структуре сплава образуются многочисленные пластинчатые выделения комплексных моноборидов Mo(V,Cr)B, и керамические включения на основе корунда, что снижает пластичность и жаростойкость полученных материалов. В случае содержания легирующей добавки ниже 13,1% (пример 6, табл. 2) формируется сплав с повышенной хрупкостью, который не может быть использован в двухстадийном переплаве электродов для центробежного распыления гранул.When the total content of the alloying additive is more than 17.9% (example 7, Table 2), numerous lamellar precipitates of complex monoborides Mo (V, Cr) B and ceramic inclusions based on corundum are formed in the alloy structure, which reduces the ductility and heat resistance of the materials obtained. In the case of the alloying additive content below 13.1% (example 6, table 2), an alloy with increased brittleness is formed, which cannot be used in two-stage remelting of electrodes for centrifugal atomization of granules.

Комплексное воздействие легирующих и функциональных добавок, а также оптимальный выбор интервала значений центробежного воздействия 60(±10) g на процесс синтеза обеспечивает максимальный выход целевого продукта (сплава) в слиток и формирование безликвационной структуры. При неоптимальном выборе состава и воздействии перегрузки (пример 6,7, табл. 3) наблюдается резкое снижение глубины фазоразделения (до 86-82%), что существенно снижает эффективность заявленного метода получения полуфабриката.The complex effect of alloying and functional additives, as well as the optimal choice of the range of values of the centrifugal effect of 60 (± 10) g on the synthesis process ensures the maximum yield of the target product (alloy) into the ingot and the formation of a liquid-free structure. With a non-optimal choice of the composition and the effect of overload (example 6,7, table. 3), a sharp decrease in the depth of phase separation (up to 86-82%) is observed, which significantly reduces the efficiency of the claimed method of obtaining a semi-finished product.

При введении лигатуры, состоящей из прессованной смеси алюминия с нанопорошком, за время менее 2 мин до разливки расплава в кристаллизатор наночастицы не успевают равномерно распределиться по объему расплава, что приводит к структурной неоднородности слитка и большому разбросу зерен по размерам. При увеличении времени нахождения наночастиц в расплаве до более 3 мин до разливки в кристаллизатор происходит их растворение в случае карбидов WC, TaC, NbC или агломерирование в случае оксидов ZrO2, Y2O3, Al2O3, что также не дает требуемого эффекта модифицирования структуры сплава.With the introduction of a master alloy consisting of a pressed mixture of aluminum with nanopowder, in less than 2 min before pouring the melt into the crystallizer, the nanoparticles do not have time to be uniformly distributed over the volume of the melt, which leads to structural inhomogeneity of the ingot and a large spread of grains in size. With an increase in the residence time of nanoparticles in the melt up to more than 3 min before pouring into a crystallizer, they dissolve in the case of carbides WC, TaC, NbC or agglomeration in the case of oxides ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , which also does not give the required effect. modification of the alloy structure.

При концентрации нанопорошка в расплаве менее 0,5 об.% не происходит заметного модифицирования структуры слитка, а увеличение концентрации нанопорошка более 7 об.% не целесообразно, т.к. возрастает вязкость расплава, ухудшается его текучесть, а дальнейшего измельчения зерен структурных составляющих не происходит.When the concentration of nanopowder in the melt is less than 0.5 vol.%, No noticeable modification of the ingot structure occurs, and an increase in the concentration of nanopowder over 7 vol.% Is not advisable, since the viscosity of the melt increases, its fluidity worsens, and further refinement of the grains of the structural components does not occur.

Экспериментально обоснован также интервал значений удельной поверхности нанопорошка 5-30 м2/г. При удельной поверхности менее 5 м2/г порошки субмикронного размера не оказывают заметного модифицирующего влияния на структуру слитка. Выбор нанодисперсного порошка с удельной поверхностью более 30 м2/г приводит к отрицательному результату по ряду причин: агломерирование наночастиц в случае оксидных соединений либо растворение наночастиц в расплаве в случае карбидных соединений.The range of values of the specific surface of the nanopowder 5-30 m 2 / g was also experimentally substantiated. With a specific surface area of less than 5 m 2 / g, submicron powders do not have a noticeable modifying effect on the ingot structure. Selection nanosized powder with a specific surface area of 30 m 2 / g leads to a negative result for several reasons: in the case of nanoparticle agglomeration of oxidic compounds or dissolving the nanoparticles in the melt in the case of carbide compounds.

Двухстадийный переплав полуфабриката осуществляется в защитной инертной атмосфере или в вакууме для недопущения окисления расплава и увеличения срока службы узлов печи.A two-stage remelting of a semi-finished product is carried out in a protective inert atmosphere or in a vacuum to prevent oxidation of the melt and increase the service life of the furnace units.

Пример 1 (табл. 2 пример 1).Example 1 (table. 2 example 1).

Для получения литого полуфабриката берутся порошки, оксид никеля, оксид молибдена, оксид хрома, оксид кобальта, оксид алюминия, алюминий, гафний и бор. Основные характеристики реагентов приведены в табл. 1.To obtain a cast semi-finished product, powders, nickel oxide, molybdenum oxide, chromium oxide, cobalt oxide, aluminum oxide, aluminum, hafnium and boron are taken. The main characteristics of the reagents are given in table. 1.

Таблица 1. Характеристика исходных веществ и функциональных добавокTable 1. Characteristics of starting materials and functional additives

No. Вещество Substance Марка Brand ГОСТ/ТУ GOST / TU Размер частиц, мкм Particle size, μm Химический состав, % Chemical composition, % Основные исходные компоненты Main source components 1 1 NiO NiO осч osch ТУ 6-0902439-87 TU 6-0902439-87 <40 <40 99,0 99.0 2 2 Al Al ПА-4 PA-4 ГОСТ 60-58- 73 GOST 60-58- 73 <140 <140 98,0 98.0 Легирующая добавка Alloy additive 3 3 МоОз MoOz чда chda ТУ 6-09-4471- 77 TU 6-09-4471- 77 <40 <40 99,0 99.0 4 4 Сг2Cr 2 0z ч h ТУ 6-09-4272- 84 TU 6-09-4272- 84 <20 <20 99,0 99.0 5 five СО3О4 СО3О4 КО-1 KO-1 ГОСТ 18671- 73 GOST 18671- 73 <60 <60 Со > 72,5 Co> 72.5 7 7 Hf Hf ΓΦΜ-Ι ΓΦΜ-Ι ту 48-4-17685 tu 48-4-17685 - - - - 8 8 В IN Термобор СВС-М Thermobore SVS-M ТУ 88-1.134- 89 TU 88-1.134- 89 - - В>82,2 B> 82.2 Функциональная добавка Functional additive 9 nine Электрокорунд (А12О3) -Electrocorundum (A1 2 O 3 ) - Белый 25А, F 320 White 25A, F 320 ГОСТ 28818- 90 GOST 28818- 90 16-49 16-49 98-99 98-99

- 3 035488- 3 035488

10 ten Na3AlF6 Na 3 AlF 6 КП KP ГОСТ 10561- 80 GOST 10561- 80 - - - -

Реакционная смесь готовится при следующем соотношении компонентов, вес.%: оксид никеля 47,5; алюминий - 32,4; легирующая добавка - 13,1; функциональная добавка - 7,0. В качестве легирующей добавки используются порошки, вес.%: MoO3 - 0,6, Cr2O3 - 5,4, СО3О4 - 5,7, Hf - 1,3, B - 0,1. В качестве функциональной добавки используются порошки, вес.%: Al2O3 - 6,4 и Na3AlF6 - 0,6.The reaction mixture is prepared at the following ratio of components, wt%: nickel oxide 47.5; aluminum - 32.4; alloying additive - 13.1; functional additive - 7.0. Powders are used as an alloying addition, wt%: MoO 3 - 0.6, Cr 2 O 3 - 5.4, CO 3 O 4 - 5.7, Hf - 1.3, B - 0.1. Powders are used as functional additives, wt%: Al 2 O 3 - 6.4 and Na 3 AlF 6 - 0.6.

Готовая смесь помещается в графитовую форму, покрытую с внутренней поверхности защитным огнеупорным слоем из тугоплавкого неорганического соединения на основе корунда. Форма размещается на роторе центрифуги, смесь локально воспламеняется с помощью вольфрамовой спирали и осуществляется синтез в режиме горения при центробежном ускорении 70 g.The finished mixture is placed in a graphite mold, coated from the inner surface with a protective refractory layer of a refractory inorganic compound based on corundum. The mold is placed on the centrifuge rotor, the mixture is locally ignited using a tungsten coil, and synthesis is carried out in combustion mode at a centrifugal acceleration of 70 g.

После завершения процесса СВС продукт охлаждается и извлекается из формы. Продукт представляет собой двухслойный слиток: верхний слой - оксидный раствор (шлак) на основе корунда, нижний слой - целевой продукт (представляет собой жаропрочный сплав на основе алюминидов никеля). Выход целевого продукта (сплава на основе алюминидов никеля) составляет 98% от расчетного значения. Размер зерна основной фазы NiAl составляет 10-20 мкм. Синтезированный сплав содержит в своем составе, вес.%: никель - 58,8; алюминий - 27,0; молибден - 0,7; хром - 5,8; кобальт - 6,6; бор - 0,1; гафний - 1,0. Содержание газовых примесей составляет вес.%: кислород - 0,110, азот- 0,0012, углерод - 0,078. Размер зерна основной фазы NiAl составляет 10-20 мкм.After completion of the SHS process, the product is cooled and removed from the mold. The product is a two-layer ingot: the upper layer is an oxide solution (slag) based on corundum, the lower layer is the target product (it is a heat-resistant alloy based on nickel aluminides). The yield of the target product (alloy based on nickel aluminides) is 98% of the calculated value. The grain size of the main NiAl phase is 10-20 microns. The synthesized alloy contains, wt%: nickel - 58.8; aluminum - 27.0; molybdenum - 0.7; chromium - 5.8; cobalt - 6.6; boron - 0.1; hafnium - 1.0. The content of gas impurities is wt%: oxygen - 0.110, nitrogen - 0.0012, carbon - 0.078. The grain size of the main NiAl phase is 10-20 microns.

Для переработки полуфабриката проводится двухстадийный переплав в защитной инертной атмосфере. На первой стадии переплава осуществляется рафинирующий переплав полуфабриката в индукционной печи путем плавки в периклазовом тигле при температуре 1680-1700°С в атмосфере аргона марки ВЧ (99,995% Ar), которым заполняется камера индукционной печи после откачки до диффузионного вакуума (10-5 Па), при давлении 0,95x105 Па. Скорость индукционного нагрева составляет 150±30°С/мин. Для удаления газообразных примесей полученный расплав выдерживается при температуре 1680-1700°С в течение 3 мин. Разливка полученного расплава производится при включенном индукторе в графитовый тигель диметром 50-100 мм, предварительно установленный в камере печи, в котором происходит кристаллизация слитка. По окончании процесса разливки индуктор отключается. Охлаждение полученного слитка из жаропрочного сплава на основе NiAl осуществляется в камере индукционной печи в атмосфере аргона в течение 3-5 ч.For processing the semi-finished product, a two-stage remelting is carried out in a protective inert atmosphere. At the first stage of remelting, refining remelting of the semi-finished product is carried out in an induction furnace by melting in a periclase crucible at a temperature of 1680-1700 ° C in an atmosphere of VCh grade argon (99.995% Ar), which fills the chamber of the induction furnace after pumping out to a diffusion vacuum (10 -5 Pa) , at a pressure of 0.95x105 Pa. The induction heating rate is 150 ± 30 ° C / min. To remove gaseous impurities, the resulting melt is kept at a temperature of 1680-1700 ° C for 3 minutes. The resulting melt is poured with the inductor turned on into a graphite crucible with a diameter of 50-100 mm, pre-installed in the furnace chamber, in which the ingot crystallizes. At the end of the casting process, the inductor is switched off. The obtained ingot is cooled from a NiAl-based heat-resistant alloy in a chamber of an induction furnace in an argon atmosphere for 3-5 h.

На второй стадии переплава проводится гомогенизирующий индукционный переплав полученного слитка с дополнительным легированием кусковым алюминием марки А99 (для компенсации алюминия, испарившегося при рафинирующем переплаве) и порошковыми лигатурами на основе алюминия с наноразмерными частицами WC. Лигатуры добавляются в расплав через вакуумный затвор в камере печи в количестве, обеспечивающем 1 об.% нанопорошка и 26,3±0,5% алюминия в составе сплава. Получение смесей для изготовления лигатуры осуществляется в планетарной шаровой мельнице с гравитационным фактором не менее 90 g путем смешивания алюминиевого порошка марки ПА-4 с наноразмерными частицами в соотношении 3:1 по массе, диаметр размольных тел 3-5 мм, соотношение масс шары:материал=10:1, время обработки 5 мин. Компактная порошковая лигатура получается холодным прессованием в стальной пресс-форме диаметром 20-50 мм при нагрузке 3-5 т/см2, что обеспечивает относительную плотность на уровне 0,7-0,9.At the second stage of remelting, homogenizing induction remelting of the obtained ingot is carried out with additional alloying with lump aluminum of grade A99 (to compensate for aluminum evaporated during refining remelting) and powder alloys based on aluminum with nanosized WC particles. The ligatures are added to the melt through a vacuum seal in the furnace chamber in an amount providing 1 vol.% Of nanopowder and 26.3 ± 0.5% of aluminum in the alloy. The production of mixtures for the manufacture of master alloy is carried out in a planetary ball mill with a gravitational factor of at least 90 g by mixing PA-4 aluminum powder with nanosized particles in a ratio of 3: 1 by weight, the diameter of grinding bodies is 3-5 mm, the mass ratio of balls: material = 10: 1, processing time 5 min. A compact powder master alloy is obtained by cold pressing in a steel mold with a diameter of 20-50 mm at a load of 3-5 t / cm 2 , which provides a relative density of 0.7-0.9.

Переплав осуществляется при следующих условиях: давление Ar - 0,95x105 Па, температура - 16801700°С, скорость нагрева - 150±30°С/мин. С целью гомогенизации полученный расплав выдерживается при температуре 1680-1700°С в течение 2 мин, что обеспечивает равномерное распределение наномодификатора по объему сплава. Разливка полученного расплава проводится при включенном индукторе в графитовый тигель диаметром 50-100 мм с теплоизолированной прибыльной частью высотой 15-25% от высоты электрода. Охлаждение полученного электрода осуществляется в камере индукционной печи в атмосфере аргона в течение 3-5 ч. После охлаждения электрод извлекается из изложницы, поверхность очищается от остатков литейной формы, а прибыльная часть отрезается.Remelting is carried out under the following conditions: Ar pressure - 0.95x105 Pa, temperature - 16801700 ° C, heating rate - 150 ± 30 ° C / min. For the purpose of homogenization, the resulting melt is kept at a temperature of 1680-1700 ° C for 2 minutes, which ensures uniform distribution of the nanomodifier over the alloy volume. The resulting melt is poured with the inductor turned on into a graphite crucible with a diameter of 50-100 mm with a heat-insulated bottom part 15-25% of the height of the electrode. Cooling of the obtained electrode is carried out in the chamber of an induction furnace in an argon atmosphere for 3-5 hours. After cooling, the electrode is removed from the mold, the surface is cleaned of the remains of the casting mold, and the profitable part is cut off.

Полученный электрод содержит в своем составе, вес.% (табл. 4): никель - 57,0; алюминий - 26,5; молибден - 0,7; хром - 5,6; кобальт - 6,4; бор - 0,1; гафний - 1, нанофаза WC - 2,66.The resulting electrode contains in its composition, wt.% (Table 4): nickel - 57.0; aluminum - 26.5; molybdenum - 0.7; chromium - 5.6; cobalt - 6.4; boron - 0.1; hafnium - 1, nanophase WC - 2.66.

Полученный электрод испытывается на термостойкость по следующей методике. Электрод размещается в предварительно нагретую до температуры 1000°С муфельную печь, выдерживается в ней в течение 20 мин, после чего он извлекается из печи на футерованную шамотом поверхность, на которой охлаждается на воздухе до комнатной температуры. После этого электрод повторно выдерживается в течение 20 мин в печи при 1000°С, далее он извлекается из печи и охлаждается на воздухе до комнатной температуры. Испытания на термическую стойкость по циклу нагрев-охлаждение проводятся до момента обнаружения расслойных трещин. Удовлетворительным считается количество циклов более 10, что позволяет прогнозировать достаточную стойкость к термическому удару при плазменном центробежном распылении.The resulting electrode is tested for heat resistance according to the following procedure. The electrode is placed in a muffle furnace preheated to a temperature of 1000 ° C, held in it for 20 minutes, after which it is removed from the furnace onto a surface lined with chamotte, on which it is cooled in air to room temperature. After that, the electrode is held for 20 minutes in an oven at 1000 ° C, then it is removed from the oven and cooled in air to room temperature. Tests for thermal resistance in the heating-cooling cycle are carried out until the detection of layered cracks. The number of cycles of more than 10 is considered satisfactory, which makes it possible to predict sufficient resistance to thermal shock with plasma centrifugal spraying.

Содержание примесей: кислород - 0,132%, азот - 0,006%, углерод - 0,082%. Размер зерна основной фазы NiAl = 40-50 мкм, остаточная пористость = 0,5%, термостойкость составила 22 циклов, раковины иImpurity content: oxygen - 0.132%, nitrogen - 0.006%, carbon - 0.082%. The grain size of the main phase NiAl = 40-50 μm, residual porosity = 0.5%, heat resistance was 22 cycles, cavities and

- 4 035488 расслои не обнаружены.- 4 035488 no layers were found.

Пример 2 (табл. 2, пример 3).Example 2 (Table 2, Example 3).

Для синтеза литого полуфабриката по аналогии с примером 1 готовят реакционную смесь при следующем соотношении компонентов, вес.%: оксид никеля - 49,1; алюминий - 30,5; легирующая добавка 13,6; функциональная добавка - 6,8. В качестве легирующей добавки используются порошки, вес.%: MoO3 - 5,8, Cr2O3 - 3,6, Co3O4 - 2,7, Hf - 1,2, B -0,3. В качестве функциональной добавки используются порошки, вес.%: Al2O3 - 5,0 и Na3AlF6 - 1,8.For the synthesis of a cast semi-finished product, by analogy with example 1, a reaction mixture is prepared with the following ratio of components, wt%: nickel oxide - 49.1; aluminum - 30.5; alloying addition 13.6; functional additive - 6.8. Powders are used as an alloying addition, wt%: MoO 3 - 5.8, Cr 2 O3 - 3.6, Co 3 O 4 - 2.7, Hf - 1.2, B -0.3. Powders are used as functional additives, wt%: Al 2 O 3 - 5.0 and Na 3 AlF 6 - 1.8.

Готовая смесь помещается в графитовой форме, покрытой с внутренней поверхности функциональным защитным слоем из тугоплавкого неорганического соединения на основе корунда. Форма размещается на роторе центрифуги, смесь локально воспламеняется с помощью вольфрамовой спирали, и проводится синтез в режиме горения при центробежном ускорении 60 g.The finished mixture is placed in a graphite mold coated from the inner surface with a functional protective layer of a refractory inorganic compound based on corundum. The mold is placed on the centrifuge rotor, the mixture is locally ignited using a tungsten coil, and the synthesis is carried out in combustion mode at a centrifugal acceleration of 60 g.

После завершения процесса горения продукт синтеза охлаждается и извлекается из формы. Продукт горения представляет собой двухслойный слиток: верхний слой - оксидный раствор (шлак) на основе корунда, нижней слой - целевой продукт представляет собой жаропрочный сплав на основе алюминидов никеля. Выход целевого продукта сплава на основе алюминидов никеля составляет 95% от расчетного значения. Синтезированный сплав содержит в своем составе, вес.%: никель - 62,0; алюминий - 23,3; молибден - 6,2; хром - 3,9; кобальт - 3,2; бор - 0,4; гафний - 1,0. Содержание газовых примесей составляет, вес.%: кислород - 0,130, азот - 0,0013, углерод - 0,085. Размер зерна основной фазы NiAl составляет 30-40 мкм.After the completion of the combustion process, the synthesis product is cooled and removed from the mold. The combustion product is a two-layer ingot: the upper layer is an oxide solution (slag) based on corundum, the lower layer is the target product is a heat-resistant alloy based on nickel aluminides. The yield of the target alloy product based on nickel aluminides is 95% of the calculated value. The synthesized alloy contains in its composition, wt%: nickel - 62.0; aluminum - 23.3; molybdenum - 6.2; chromium - 3.9; cobalt - 3.2; boron - 0.4; hafnium - 1.0. The content of gas impurities is, wt%: oxygen - 0.130, nitrogen - 0.0013, carbon - 0.085. The grain size of the main NiAl phase is 30-40 μm.

Для переработки полуфабриката по аналогии с примером 1 проводится двухстадийный переплав в защитной инертной атмосфере. На первой стадии осуществляется рафинирующий переплав полуфабриката в индукционной печи путем плавки в периклазовом тигле при температуре 1680-1700°С в атмосфере аргона марки ВЧ (99,995% Ar), которым заполняется камера индукционной печи после откачки до диффузионного вакуума (10-5 Па), при давлении 0,95x105 Па. Скорость индукционного нагрева составляет 150±30°С/мин. Для удаления газообразных примесей полученный расплав выдерживается при температуре 1680-1700°С в течение 3 мин. Разливка полученного расплава производится при включенном индукторе в графитовый тигель диметром 50-100 мм, предварительно установленный в камере печи, в котором происходит кристаллизация слитка. По окончании процесса разливки индуктор отключается. Охлаждение полученного слитка из жаропрочного сплава на основе NiAl осуществляется в камере индукционной печи в атмосфере аргона в течение 3-5 ч.To process the semi-finished product, by analogy with example 1, a two-stage remelting is carried out in a protective inert atmosphere. At the first stage, refining remelting of the semi-finished product is carried out in an induction furnace by melting in a periclase crucible at a temperature of 1680-1700 ° C in an atmosphere of VCh grade argon (99.995% Ar), which fills the induction furnace chamber after pumping out to a diffusion vacuum (10 -5 Pa), at a pressure of 0.95x105 Pa. The induction heating rate is 150 ± 30 ° C / min. To remove gaseous impurities, the resulting melt is kept at a temperature of 1680-1700 ° C for 3 minutes. The resulting melt is poured with the inductor turned on into a graphite crucible with a diameter of 50-100 mm, pre-installed in the furnace chamber, in which the ingot crystallizes. At the end of the casting process, the inductor is switched off. The obtained ingot is cooled from a NiAl-based heat-resistant alloy in a chamber of an induction furnace in an argon atmosphere for 3-5 h.

На второй стадии осуществляется гомогенизирующий индукционный переплав полученного слитка с дополнительным легированием кусковым алюминием марки А99 для компенсации испарившегося при рафинирующем переплаве алюминия и порошковыми лигатурами на основе алюминия с наноразмерными частицами ZrO2. Лигатуры добавляются в расплав через вакуумный затвор в камере печи в количестве, обеспечивающем 3 об.% нанопорошка и 26,1±0,5% алюминия в составе сплава. Получение смесей для изготовления лигатуры осуществляется в планетарной шаровой мельнице с гравитационным фактором не менее 90 g путем смешивания алюминиевого порошка марки ПА-4 с наноразмерными частицами в соотношении 3:1 по массе, диаметр размольных тел 3-5 мм, соотношение масс шары:материал=10:1, время обработки 5 мин. Компактная порошковая лигатура получается холодным прессованием в стальной пресс-форме диаметром 20-50 мм при нагрузке 3-5 т/см2, что обеспечивает относительную плотность на уровне 0,7-0,9. Переплав осуществляется при следующих условиях: давление Аг - 0,95x105 Па, температура - 1680-1700°С, скорость нагрева - 150±30°С/мин.At the second stage, homogenizing induction remelting of the obtained ingot is carried out with additional alloying with lump A99 aluminum to compensate for the aluminum evaporated during refining remelting and powder alloys based on aluminum with nanosized ZrO 2 particles. The ligatures are added to the melt through a vacuum seal in the furnace chamber in an amount providing 3 vol.% Of nanopowder and 26.1 ± 0.5% of aluminum in the alloy. The production of mixtures for the manufacture of master alloy is carried out in a planetary ball mill with a gravitational factor of at least 90 g by mixing PA-4 aluminum powder with nanosized particles in a ratio of 3: 1 by weight, the diameter of grinding bodies is 3-5 mm, the mass ratio of balls: material = 10: 1, processing time 5 min. A compact powder master alloy is obtained by cold pressing in a steel mold with a diameter of 20-50 mm at a load of 3-5 t / cm 2 , which provides a relative density of 0.7-0.9. Remelting is carried out under the following conditions: pressure Ar - 0.95x105 Pa, temperature - 1680-1700 ° C, heating rate - 150 ± 30 ° C / min.

С целью гомогенизации полученный расплав выдерживается при температуре 1680-1700°С в течение 3 мин, что обеспечивает равномерное распределение наномодификатора по объему сплава. Разливка полученного расплава проводится при включенном индукторе в графитовый тигель диаметром 50-100 мм с теплоизолированной прибыльной частью высотой 15-25% от высоты электрода. Охлаждение полученного электрода осуществляется в камере индукционной печи в атмосфере аргона в течение 3-5 ч. После охлаждения электрод извлекается из изложницы, поверхность очищается от остатков литейной формы, а прибыльная часть отрезается.For the purpose of homogenization, the resulting melt is kept at a temperature of 1680-1700 ° C for 3 minutes, which ensures uniform distribution of the nanomodifier over the alloy volume. The resulting melt is poured with the inductor turned on into a graphite crucible with a diameter of 50-100 mm with a heat-insulated bottom part 15-25% of the height of the electrode. Cooling of the obtained electrode is carried out in the chamber of an induction furnace in an argon atmosphere for 3-5 hours. After cooling, the electrode is removed from the mold, the surface is cleaned of the remains of the casting mold, and the profitable part is cut off.

Полученный электрод содержит в своем составе, вес.%: никель- 56,9; алюминий - 25,7; молибден 6,1; хром - 3,8; кобальт - 3,1; бор - 0,4; гафний - 1; нанофаза - 2,9.The resulting electrode contains in its composition, wt.%: Nickel - 56.9; aluminum - 25.7; molybdenum 6.1; chrome - 3.8; cobalt - 3.1; boron - 0.4; hafnium - 1; nanophase - 2.9.

Содержание примесей: кислород - 0,987%, азот - 0,09%, углерод - 0,121%. Размер зерна основной фазы NiAl=10-20 мкм, остаточная пористость=0,5%, термостойкость=18 циклов, раковины и расслои не обнаружены.Impurity content: oxygen - 0.987%, nitrogen - 0.09%, carbon - 0.121%. The grain size of the main phase NiAl = 10-20 μm, residual porosity = 0.5%, heat resistance = 18 cycles, no cavities and layers were found.

Пример 3 (табл. 2, пример 5).Example 3 (Table 2, Example 5).

Для синтеза литого полуфабриката (по аналогии с примером 1) готовят реакционную смесь при следующем соотношении компонентов, вес.%: оксид никеля - 47,0; алюминий - 28,6; легирующая добавка - 17,9; функциональная добавка - 6,5. В качестве легирующей добавки используются порошки, вес.%: MoO3 - 12,4, Cr2O3 - 2,9, Co3O4 - 0,3, Hf - 1,1, B - 1,2. В качестве функциональной добавки используются порошки, вес.%: Al2O3 - 3,5 и Na3AlF6 - 3,0.For the synthesis of a cast semi-finished product (by analogy with example 1), a reaction mixture is prepared with the following ratio of components, wt%: nickel oxide - 47.0; aluminum - 28.6; alloying additive - 17.9; functional additive - 6.5. Powders are used as an alloying addition, wt%: MoO 3 - 12.4, Cr 2 O 3 - 2.9, Co 3 O 4 - 0.3, Hf - 1.1, B - 1.2. Powders are used as functional additives, wt%: Al 2 O 3 - 3.5 and Na 3 AlF 6 - 3.0.

Готовая смесь помещается в графитовой форме, покрытой с внутренней поверхности функциональным защитным слоем из тугоплавкого неорганического соединения на основе корунда. Форма размеща- 5 035488 ется на роторе центрифуги, смесь локально воспламеняется с помощью вольфрамовой спирали, и проводят синтез в режиме горения при центробежном ускорении 50 g.The finished mixture is placed in a graphite mold coated from the inner surface with a functional protective layer of a refractory inorganic compound based on corundum. The mold is placed on the centrifuge rotor, the mixture is locally ignited by means of a tungsten coil, and the synthesis is carried out in the combustion mode at a centrifugal acceleration of 50 g.

После завершения процесса горения продукт синтеза охлаждают и извлекают из формы. Продукт горения представляет собой двухслойный слиток: верхний слой - оксидный раствор (шлак) на основе корунда, нижней слой - целевой продукт (представляет собой жаропрочный сплав на основе алюминидов никеля). Выход целевого продукта (сплава на основе алюминидов никеля) составляет 94,0% от расчетного значения. Синтезированный сплав содержит в своем составе (табл. 3) вес.%: никель - 61,4; алюминий 16,6; молибден - 15,8; хром - 3,2; кобальт - 0,3; бор - 1,7; гафний - 1,0. Содержание газовых примесей составляет, вес.%: кислород - 0,17, азот - 0,0017, углерод - 0,098. Размер зерна основной фазы NiAl составляет 40-50 мкм.After the completion of the combustion process, the synthesis product is cooled and removed from the mold. The combustion product is a two-layer ingot: the upper layer is an oxide solution (slag) based on corundum, the lower layer is the target product (it is a heat-resistant alloy based on nickel aluminides). The yield of the target product (alloy based on nickel aluminides) is 94.0% of the calculated value. The synthesized alloy contains (Table 3) wt%: nickel - 61.4; aluminum 16.6; molybdenum - 15.8; chromium - 3.2; cobalt - 0.3; boron - 1.7; hafnium - 1.0. The content of gas impurities is, wt%: oxygen - 0.17, nitrogen - 0.0017, carbon - 0.098. The grain size of the NiAl main phase is 40-50 μm.

Для переработки полуфабриката (по аналогии с примером 1) проводится двухстадийный переплав в защитной инертной атмосфере. На первой стадии осуществляется рафинирующий переплав полуфабриката в индукционной печи путем плавки в периклазовом тигле при температуре 1680-1700°С в атмосфере аргона марки ВЧ (99,995% Ar), которым заполняется камера индукционной печи после откачки до диффузионного вакуума (10-5 Па), при давлении 0,95x105 Па. Скорость индукционного нагрева составляет 150±30°С/мин. Для удаления газообразных примесей полученный расплав выдерживается при температуре 1680-1700°С в течение 3 мин. Разливка полученного расплава производится при включенном индукторе в графитовый тигель диаметром 50-100 мм, предварительно установленный в камере печи, в котором происходит кристаллизация слитка. По окончании процесса разливки индуктор отключается. Охлаждение полученного слитка из жаропрочного сплава на основе NiAl осуществляется в камере индукционной печи в атмосфере аргона в течение 3-5 ч.For processing the semi-finished product (by analogy with example 1), a two-stage remelting is carried out in a protective inert atmosphere. At the first stage, refining remelting of the semi-finished product is carried out in an induction furnace by melting in a periclase crucible at a temperature of 1680-1700 ° C in an atmosphere of VCh grade argon (99.995% Ar), which fills the induction furnace chamber after pumping out to a diffusion vacuum (10 -5 Pa), at a pressure of 0.95x105 Pa. The induction heating rate is 150 ± 30 ° C / min. To remove gaseous impurities, the resulting melt is kept at a temperature of 1680-1700 ° C for 3 minutes. The resulting melt is poured with the inductor turned on into a graphite crucible with a diameter of 50-100 mm, previously installed in the furnace chamber, in which the ingot crystallizes. At the end of the casting process, the inductor is switched off. The obtained ingot is cooled from a NiAl-based heat-resistant alloy in a chamber of an induction furnace in an argon atmosphere for 3-5 h.

На второй стадии осуществляется гомогенизирующий индукционный переплав полученного слитка с дополнительным легированием кусковым алюминием марки А99 (для компенсации испарившегося при рафинирующем переплаве алюминия) и порошковыми лигатурами на основе алюминия с наноразмерными частицами Y2O3. Лигатуры добавляются в расплав через вакуумный затвор в камере печи в количестве, обеспечивающем 5 об.% нанопорошка и 25,4±0,5% алюминия в составе сплава. Получение смесей для изготовления лигатуры осуществляется в планетарной шаровой мельнице с гравитационным фактором не менее 90 g путем смешивания алюминиевого порошка марки ПА-4 с наноразмерными частицами в соотношении 3:1 по массе, диаметр размольных тел 3-5 мм, соотношение масс шары:материал=10:1, время обработки 5 мин. Компактная порошковая лигатура получается холодным прессованием в стальной пресс-форме диаметром 20-50 мм при нагрузке 3-5 т/см2, что обеспечивает относительную плотность на уровне 0,7-0,9. Переплав осуществляется при следующих условиях: давление Аг - 0,95x105 Па, температура - 1680-1700°С, скорость нагрева - 150±30°С/мин.At the second stage, homogenizing induction remelting of the obtained ingot is carried out with additional alloying with lump A99 aluminum (to compensate for the aluminum evaporated during refining remelting) and powder alloys based on aluminum with nanosized Y2O3 particles. The ligatures are added to the melt through a vacuum seal in the furnace chamber in an amount providing 5 vol.% Of nanopowder and 25.4 ± 0.5% of aluminum in the alloy. The production of mixtures for the manufacture of master alloy is carried out in a planetary ball mill with a gravitational factor of at least 90 g by mixing PA-4 aluminum powder with nanosized particles in a ratio of 3: 1 by weight, the diameter of grinding bodies is 3-5 mm, the mass ratio of balls: material = 10: 1, processing time 5 min. A compact powder master alloy is obtained by cold pressing in a steel mold with a diameter of 20-50 mm at a load of 3-5 t / cm 2 , which provides a relative density of 0.7-0.9. Remelting is carried out under the following conditions: pressure Ar - 0.95x105 Pa, temperature - 1680-1700 ° C, heating rate - 150 ± 30 ° C / min.

С целью гомогенизации полученный расплав выдерживается при температуре 1680-1700°С в течение 2,5 мин, что обеспечивает равномерное распределение наномодификатора по объему сплава. Разливка полученного расплава проводится при включенном индукторе в графитовый тигель диаметром 50-100 мм с теплоизолированной прибыльной частью высотой 15-25% от высоты электрода. Охлаждение полученного электрода осуществляется в камере индукционной печи в атмосфере аргона в течение 3-5 ч. После охлаждения электрод извлекается из изложницы, поверхность очищается от остатков литейной формы, а прибыльная часть отрезается.For the purpose of homogenization, the resulting melt is kept at a temperature of 1680-1700 ° C for 2.5 minutes, which ensures uniform distribution of the nanomodifier over the alloy volume. The resulting melt is poured with the inductor turned on into a graphite crucible with a diameter of 50-100 mm with a heat-insulated bottom part 15-25% of the height of the electrode. Cooling of the obtained electrode is carried out in the chamber of an induction furnace in an argon atmosphere for 3-5 hours. After cooling, the electrode is removed from the mold, the surface is cleaned of the remains of the casting mold, and the profitable part is cut off.

Полученный электрод содержит в своем составе, вес.%: никель - 49,4; алюминий - 25,7; молибден 14,6; хром - 3,1; кобальт - 0,3; бор- 1,6; гафний - 1, нанофаза (Y2O3) - 4,3.The resulting electrode contains in its composition, wt%: nickel - 49.4; aluminum - 25.7; molybdenum 14.6; chromium - 3.1; cobalt - 0.3; boron - 1.6; hafnium - 1, nanophase (Y 2 O 3 ) - 4.3.

Содержание примесей, вес.%: кислород - 0,974, азот - 0,022, углерод - 0,096%. Размер зерна основной фазы NiAl=10-20 мкм, остаточная пористость=1,2%, термостойкость=14 циклов, раковины и расслои не обнаружены.Impurity content, wt%: oxygen - 0.974, nitrogen - 0.022, carbon - 0.096%. The grain size of the main phase NiAl = 10-20 μm, residual porosity = 1.2%, heat resistance = 14 cycles, no cavities and layers were found.

- 6 035488- 6 035488

Таблица 2table 2

Примеры в рамках заявленных концентраций исходных реагентов Examples within the stated concentrations of the starting reagents № При мер а No. Example a Состав реакционной смеси компонентов, вес.% The composition of the reaction mixture of components, wt.% Велич ина перегр узки, g Overload values, g Основные компоненты Main components Легирующая добавка (ЛД) Alloy additive (LD) Функциональ ная добавка (ФД) Functional additive (FD) Оксид Ni Ni oxide Al Al Оке ид Мо Oke id mo Оке ид Сг Oke id Cr Оке ид Со Oke id So Гафн ИЙ Gafn II в in Оксид А1 A1 oxide Криол ИТ (Na3[ АВД)Cryol IT (Na 3 [AED) 1 1 47,5 47.5 32,4 32.4 Общая доля ЛЛ из них: The total share of LL of them: Ь13,1, B13.1, Общая доля ФД - 7,0 из них: The total share of FD is 7.0 of which: 70 70 0,6 | 5,4 0.6 | 5.4 5,7 5.7 1,3 1.3 0,1 0.1 6,4 6.4 0,6 0.6 2 2 47,6 47.6 31,9 31.9 Общая доля ЛД - 13,6 , из них: The total share of LD is 13.6, of which: Общая доля ФД - 6,9 из них: The total share of FD is 6.9 of them: 65 65 3,0 3.0 4,3 4,3 5,0 5.0 1,2 1,2 0,1 0.1 5,7 5.7 1,2 1,2 3 3 49,1 49.1 30,5 30.5 Общая доля ЛД - 13,6 , из них: The total share of LD is 13.6, of which: Общая доля ФД - 6,8 из них: The total share of FD - 6.8 of them: 60 60 5,8 | 3,6 5.8 | 3.6 2,7 2.7 1,2 1,2 0,3 0.3 5,0 5.0 1,8 1.8 4 4 48,6 48.6 29,5 29.5 Общая доля ЛД - 15,2 , из них: The total share of LD is 15.2, of which: Общая доля ФД - 6,7 из них: The total share of FD - 6.7 of them: 55 55 9,4 | 3,5 9.4 | 3.5 0,5 0.5 1,1 1.1 0,7 0.7 4,3 4,3 2,4 2.4 5 five 47,0 47.0 28,6 28.6 Общая доля ЛД - 17,9 , из них: The total share of LD is 17.9, of which: Общая доля ФД - 6,5 из них: The total share of FD is 6.5 of which: 50 50 12,4 | 2,9 12.4 | 2.9 0,3 0.3 1,1 1.1 1,2 1,2 3,5 3.5 3,0 3.0 Примеры за рамками заявленных концентраций исходных реагентов. Examples outside the stated concentrations of the starting reagents. 6 6 49,3 49.3 34,5 34.5 Общая доля ЛД - 11,7 , из них: The total share of LD is 11.7, of which: Общая доля ФД - 4,5, из них: The total share of FD is 4.5, of which: 45 45 - 1 ±7 - 1 ± 7 6,0 6.0 - - - - 3,9 3.9 0,6 0.6 7 7 46,2 46.2 26,2 26.2 Общая доля ЛД - 18,9 , из них: The total share of LD is 18.9, of which: Общая доля ФД - 8,7, из них: The total share of FD is 8.7, of which: 75 75 14,0 | 1,8 14.0 | 1.8 0,3 0.3 1,1 1.1 1,7 1.7 7,6 7.6 1,1 1.1

- 7 035488- 7 035488

Состав и свойства синтезированных сплавов по примерам, представленным в табл. 2.The composition and properties of the synthesized alloys according to the examples presented in table. 2.

Таблица 3Table 3

Примеры в рамках заявленных концентраций исходных реагентов. Examples within the stated concentrations of the starting reagents. № Пр им ер а No. Pr im e Состав полуфабриката, мас.% The composition of the semi-finished product, wt% Выход в СЛИТОК ОТ расчетно го значения, .% Ingot yield FROM the calculated value,.% Размер зерна ОСНОВНО й фазы NiAl, мкм Grain size of the MAIN phase NiAl, μm Содержани е основных примесей, мас.% Content of main impurities, wt% Ni Ni А1 A1 Сг Cr Мо Moe Со Co Hf Hf В IN 1 1 58,8 58.8 27 27 5,8 5.8 0,7 0.7 6,6 6.6 1 1 0,1 0.1 98 98 10-20 10-20 О2-0,110 N2-0,0012 С- 0,078О 2 -0.110 N 2 -0.0012 С- 0.078 2 2 59,6 59.6 25,6 25.6 4,6 4.6 3,2 3.2 5,8 5.8 1 1 0,2 0.2 96 96 20-30 20-30 О2-0,123 N2-0,0013 С-0,083O 2 -0.123 N 2 -0.0013 C-0.083 3 3 62 62 23,3 23.3 3,9 3.9 6,2 6.2 3,2 3.2 1 1 0,4 0,4 95 95 30-40 30-40 О2-0,130 N2-0,0013 С-0,085О 2 -0.130 N 2 -0.0013 С-0.085 4 4 62,4 62.4 20,9 20.9 3,9 3.9 10,2 10.2 0,6 0.6 1 1 1 1 94,4 94.4 40-45 40-45 О2-0,165 N2-0,0013 С- 0,092О 2 -0.165 N 2 -0.0013 С- 0.092 5 five 61,4 61.4 16,6 16.6 3,2 3.2 15,8 15,8 0,3 0.3 1 1 1,7 1.7 94 94 40-50 40-50 О2-0,170 N2-0,0017 С- 0,098О 2 -0.170 N 2 -0.0017 С- 0.098 Примеры за рамками заявленных концентраций исходных реагентов. Examples outside the stated concentrations of the starting reagents. 6 6 59 59 28,3 28.3 6 6 0 0 6,7 6,7 0 0 0 0 82 82 20-30 20-30 О2-0,210 N2-0,031 С-0,119O 2 -0.210 N 2 -0.031 C-0.119 7 7 62,4 62.4 15,8 15,8 2,2 2.2 16 sixteen 0,3 0.3 0,9 0.9 2,4 2.4 86 86 Фаза отсутству ет No phase О2-0,360 N2-0,032 С-0,145О 2 -0.360 N 2 -0.032 С-0.145

В табл. 4 приведены составы и свойства электродов, полученных путем двухстадийного переплава СВС-полуфабриката по примеру 1 табл. 3, при использовании нанопорошка WC с удельной поверхностью 16 м2/г, времени до разливки 2,5 мин.Table 4 shows the compositions and properties of electrodes obtained by two-stage remelting of SHS-semi-finished product according to example 1 of table. 3, when using WC nanopowder with a specific surface area of 16 m 2 / g, the time before casting is 2.5 minutes.

- 8 035488- 8 035488

Таблица 4Table 4

Примеры в рамках заявленных концентраций наномодификатора WC Examples within the stated concentrations of WC nanomodifier № Пр им ер а No. Pr im e Состав модифицированного электрода.% The composition of the modified electrode,% Размер зерна основн ой фазы NiAl, мкм Grain size of the main phase NiAl, μm Термост ойкость, количес тво циклов Temperature resistance, number of cycles Содержа ние основных примесей мас.% Content of main impurities wt% Ni Ni Al Al Cr Cr Mo Mo Co Co Hf Hf В IN w c, % об. w c,% vol. 1 1 57,6 57.6 26,8 26.8 5,7 5.7 0,8 0.8 6,7 6,7 1,0 1.0 0,1 0.1 0,5 0.5 50-60 50-60 17 17 О2-0,121 N2-0,004 С- 0,079О 2 -0.121 N 2 -0.004 С- 0.079 2 2 57,0 57.0 26,5 26.5 5,6 5.6 0,7 0.7 6,4 6.4 1,0 1.0 0,1 0.1 1,0 1.0 40-50 40-50 22 22 О2-0,132 N2-0,006 С-0,082О 2 -0.132 N 2 -0.006 С-0.082 3 3 55,7 55.7 25,6 25.6 5,5 5.5 0,7 0.7 6,3 6,3 0,9 0.9 0,1 0.1 2,0 2.0 30-40 30-40 28 28 О2-0,146 N2-0,007 С- 0,087О 2 -0.146 N 2 -0.007 С- 0.087 4 4 54,5 54.5 24,8 24.8 5,4 5.4 0,6 0.6 6,1 6.1 0,8 0.8 0,1 0.1 3,0 3.0 20-30 20-30 35 35 О2-0,152 N2-0,012 С- 0,090О 2 -0.152 N 2 -0.012 С- 0.090 5 five 51,3 51.3 23,9 23.9 5,2 5.2 0,5 0.5 5,8 5.8 0,8 0.8 0,1 0.1 5,0 5.0 20-30 20-30 46 46 О2-0,164 N2-0,019 С-0,092О 2 -0.164 N 2 -0.019 С-0.092 6 6 48,7 48.7 22,4 22.4 4,9 4.9 0,6 0.6 5,7 5.7 0,8 0.8 0,1 0.1 7,0 7.0 20-30 20-30 59 59 О2-0,178 N2-0,021 С- 0,096О 2 -0.178 N 2 -0.021 С- 0.096 Примеры за рамками заявленных концентраций наномодификато] Examples outside the stated concentrations of nanomodification] paWC. paWC. 7 7 58,3 58.3 27,0 27.0 5,9 5.9 0,7 0.7 6,5 6.5 1,0 1.0 0,1 0.1 0,2 0.2 120- 150 120- 150 3 3 О2- 0,252 N2-0,004 С- 0,080О 2 - 0.252 N 2 -0.004 С- 0.080 8 8 46,1 46.1 21,4 21.4 4,7 4.7 0,6 0.6 5,3 5.3 0,8 0.8 0,1 0.1 9,0 9.0 20-30 20-30 10 ten О2-0,610 N2-0,051 С-0,131О 2 -0.610 N 2 -0.051 С-0.131

В табл. 5 приведены составы и свойства электродов, полученных путем двухстадийного переплава СВС-полуфабриката по примеру 1 табл. 3, удельная поверхность нанопорошка ZrO2 18 м2/г, время до разливки 2,5 мин.Table 5 shows the compositions and properties of electrodes obtained by two-stage remelting of the SHS-semi-finished product according to example 1 table. 3, ZrO2 nanopowder specific surface of 18 m 2 / g, until time 2.5 minutes casting.

- 9 035488- 9 035488

Таблица 5Table 5

Примеры в рамках заявленных концентраций наномодификатора ZrO2 Examples within the stated concentrations of nanomodifier ZrO 2 № Пр им ер а No. Pr im e Состав модифицированного электрода .% The composition of the modified electrode,% Размер зерна основн ой фазы NiAl, мкм Grain size of the main phase NiAl, μm Термосто йкость, количест во циклов Thermal stability, number of cycles Содержа ние основны X примесе й, мас.% Content of major X impurities, wt% Ni Ni А1 A1 Сг Cr Мо Moe Со Co Hf Hf В IN Zr О2, % об.Zr О 2 ,% vol. 1 1 58, 2 58, 2 27, 1 27, 1 5,8 5.8 0,7 0.7 6,7 6,7 1,0 1.0 0,1 0.1 0,5 0.5 20-30 20-30 35 35 о20,144 n20,004 С- 0,078o 2 0.144 n 2 0.004 C- 0.078 2 2 58, 4 58, 4 26, 6 26, 6 5,8 5.8 0,7 0.7 6,5 6.5 1,0 1.0 0,1 0.1 0,75 0.75 20-30 20-30 39 39 Ο,Ο,193 n20,007 С- 0,079Ο, Ο, 193 n 2 0.007 С- 0.079 3 3 58, 1 58, 1 26, 9 26, 9 5,9 5.9 0,7 0.7 6,7 6,7 1,0 1.0 0,1 0.1 1,0 1.0 10-20 10-20 43 43 о20,252 n20,007 С- 0,082o 2 0.252 n 2 0.007 C- 0.082 4 4 57, 3 57, 3 26, 1 26, 1 5,5 5.5 0,7 0.7 6,5 6.5 1,0 1.0 0,1 0.1 3,0 3.0 10-20 10-20 47 47 о20,787 n20,008 С- 0,089o 2 0.787 n 2 0.008 C- 0.089 5 five 55, 5 55, 5 25, 9 25, 9 5,6 5.6 0,7 0.7 6,5 6.5 1,0 1.0 0,1 0.1 5,0 5.0 10-20 10-20 49 49 021,293 n20,009 С-0,0940 2 1.293 n 2 0.009 C-0.094 6 6 54, 9 54, 9 25, 3 25, 3 5,4 5.4 0,6 0.6 6,2 6.2 0,8 0.8 0,1 0.1 7,0 7.0 10-20 10-20 52 52 о21,790 n20,011 С-0,096o 2 1.790 n 2 0.011 C-0.096 П P римеры за examples for рамками заявленных концентраций наномодификато) within the stated concentrations of nanomodificato) за ZrO2.for ZrO 2 . 7 7 58, 4 58, 4 27, 2 27, 2 5,8 5.8 0,7 0.7 6,7 6,7 1,0 1.0 0,1 0.1 0,2 0.2 НОВО NEW 2 2 θ2 0,286 θ2 0.286 Ν2— 0,004 С- 0,080Ν 2 - 0.004 С- 0.080 8 8 53, 5 53, 5 24, 7 24, 7 5,4 5.4 0,6 0.6 6,0 6.0 0,9 0.9 0,1 0.1 9,0 9.0 10-20 10-20 11 eleven о22,295 ν20,058 С-0,129o 2 2.295 ν 2 0.058 C-0.129

В табл. 6 приведены составы и свойства электродов, полученных путем двухстадийного переплава СВС-полуфабриката по примеру 1 табл. 3, удельная поверхность нанопорошка Y2O3 21 м2/г, время до разливки 2,5 мин.Table 6 shows the compositions and properties of electrodes obtained by two-stage remelting SHS-semi-finished product according to example 1 table. 3, the specific surface nanopowder Y2O 3 21 m 2 / g, until time 2.5 minutes casting.

- 10 035488- 10 035488

Таблица 6Table 6

Примеры в рамках заявленных концентраций наномодификатора Y2O3 Examples within the declared concentrations of Y2O3 nanomodifier № Пр им ер а No. Pr im e Состав модифицированного электрода .% The composition of the modified electrode,% Размер зерна основы ой фазы NiAl, мкм Grain size of the base NiAl phase, μm Термост ойкость, количес тво циклов Temperature resistance, number of cycles Содержа ние основных примесей мас.% Content of main impurities wt% Ni Ni Al Al Сг Cr Мо Moe Со Co Hf Hf В IN Y2 Оз, % об.Y 2 Oz,% vol. 1 1 58, 7 58, 7 27, 0 27, 0 5,6 5.6 0,7 0.7 6,6 6.6 1,0 1.0 0,1 0.1 0,5 0.5 25-35 25-35 34 34 О2-0,131 N2-0,004 С-0,081O 2 -0.131 N 2 -0.004 C-0.081 2 2 58, 4 58, 4 26, 8 26, 8 5,7 5.7 0,7 0.7 6,7 6,7 1,0 1.0 0,1 0.1 0,75 0.75 20-30 20-30 38 38 О2-0,163 N2-0,005 С-0,081О 2 -0.163 N 2 -0.005 С-0.081 3 3 58, 2 58, 2 26, 9 26, 9 5,8 5.8 0,7 0.7 6,5 6.5 1,0 1.0 0,1 0.1 1,0 1.0 10-20 10-20 43 43 О2-0,195 N2-0,007 С-0,084О 2 -0.195 N 2 -0.007 С-0.084 4 4 56, 9 56, 9 26, 5 26, 5 5,8 5.8 0,7 0.7 6,5 6.5 1,0 1.0 0,1 0.1 3,0 3.0 10-20 10-20 48 48 О2-0,572 N2-0,009 С-0,087О 2 -0.572 N 2 -0.009 С-0.087 5 five 56, 7 56, 7 25, 4 25, 4 5,7 5.7 0,7 0.7 6,2 6.2 1,0 1.0 0,1 0.1 5,0 5.0 10-20 10-20 49 49 О2-0,944 N2-0,012 С-0,091О 2 -0.944 N 2 -0.012 С-0.091 6 6 55, 0 55, 0 25, 6 25, 6 5,4 5.4 0,7 0.7 6,3 6,3 0,9 0.9 0,1 0.1 7,0 7.0 10-20 10-20 45 45 О2-1,315 N2-0,014 С-0,093О 2 -1.315 N 2 -0.014 С-0.093 Приме] Note] эы за рамками заявленных концентраций наномодификатора Y2O3 ey beyond the declared concentrations of Y2O3 nanomodifier 6 6 58, 6 58, 6 27, 1 27, 1 5,8 5.8 0,7 0.7 6,6 6.6 1,0 1.0 0,1 0.1 0,2 0.2 120- 140 120- 140 3 3 О2-0,252 N2-0,006 С-0,081О 2 -0.252 N 2 -0.006 С-0.081 7 7 54, 6 54, 6 24, 7 24, 7 5,2 5.2 0,6 0.6 6,1 6.1 0,9 0.9 0,1 0.1 9,0 9.0 10-20 10-20 8 8 О2- 1,992 N2-0,062 С-0,126О 2 - 1.992 N 2 -0.062 С-0.126

В табл. 7-8 приведены составы и свойства электродов, полученных путем двухстадийного переплава СВС-полуфабриката по примеру 1 табл. 3, при удельной поверхности нанодобавки WC 16 м2/г (табл. 7), нанодобавки ZrO2 18 м2/г (табл. 8).Table 7-8 show the compositions and properties of electrodes obtained by two-stage remelting of the SHS-semi-finished product according to example 1 table. 3, with a specific surface area of WC nanoadditives 16 m 2 / g (Table 7), ZrO 2 nanoadditives 18 m 2 / g (Table 8).

- 11 035488- 11 035488

Таблица 7Table 7

Примеры в рамках заявленного времен! кристаллизатор, в случае лигату Examples within the stated times! crystallizer, in case of ligate i до разливки расплава в ры (Al+WCHano) i before pouring the melt into ry (Al + WCHano) № Пр им ер а No. Pr im e Состав модифицированного электрода, % Modified electrode composition,% Время ДО разли вки, мин Time BEFORE spillage, min Термост ойкость, количес тво циклов Temperature resistance, number of cycles Разброс зерен основной фазы NiAl по слитку, мкм Dispersion of grains of the main NiAl phase over the ingot, μm Ni Ni Al Al Cr Cr Mo Mo Co Co Hf Hf В IN w c, % об. w c,% vol. 1 1 55, 7 55, 7 25, 6 25, 6 5,5 5.5 0,7 0.7 6,3 6,3 0,9 0.9 0,1 0.1 2,0 2.0 2,0 2.0 21 21 30-50 30-50 2 2 55, 8 55, 8 25, 5 25, 5 5,5 5.5 0,7 0.7 6,3 6,3 0,9 0.9 0,1 0.1 2,0 2.0 2,5 2.5 25 25 30-40 30-40 3 3 55, 9 55, 9 25, 4 25, 4 5,5 5.5 0,7 0.7 6,3 6,3 0,9 0.9 0,1 0.1 2,0 2.0 3,0 3.0 19 nineteen 30-50 30-50 Примеры за рамками заявленного времени до разливки расплава в кристаллизатор, в случае лигатуры (Al+WCnaHo) Examples outside the declared time before pouring the melt into the mold, in the case of the master alloy (Al + WCnaHo) 7 7 55, 7 55, 7 25, 6 25, 6 5,5 5.5 0,7 0.7 6,3 6,3 0,9 0.9 0,1 0.1 2,0 2.0 1,0 1.0 5 five 30-150 30-150 8 8 56, 0 56, 0 25, 3 25, 3 5,5 5.5 0,7 0.7 6,3 6,3 0,9 0.9 0,1 0.1 2,0 2.0 5,0 5.0 2 2 120-150 120-150

Таблица 8Table 8

Примеры в рамках заявленного времени до разливки расплава в кристаллизатор, в случае лигатуры (Α1+ΖγΟ2ηβηο)Examples within the declared time before pouring the melt into the mold, in the case of the master alloy (Α1 + ΖγΟ 2 ηβηο) № Пр им ер а No. Pr im e Состав модифицированного электрода,% Modified electrode composition,% Время ДО разли вки, мин Time BEFORE spillage, min Термост ойкость, количес тво циклов Temperature resistance, number of cycles Разброс зерен основной фазы NiAl по слитку, мкм Dispersion of grains of the main NiAl phase over the ingot, μm Ni Ni Al Al Cr Cr Mo Mo Co Co H f H f ZrO2 в ,% об.ZrO 2 in,% vol. 1 1 58, 1 58, 1 26, 9 26, 9 5,9 5.9 0,7 0.7 6,7 6,7 1, 0 ten 0,1 1 0.1 1 2,0 2.0 35 35 10-30 10-30 2 2 58, 2 58, 2 26, 7 26, 7 5,9 5.9 0,7 0.7 6,7 6,7 1, 0 ten 0,1 1 0.1 1 2,5 2.5 41 41 10-20 10-20 3 3 58, 4 58, 4 26, 6 26, 6 5,9 5.9 0,7 0.7 6,7 6,7 I, 0 I, 0 0,1 1 0.1 1 3,0 3.0 37 37 10-30 10-30 Примеры за рамками заявленного времени до разливки расплава в кристаллизатор, Examples outside the stated time before pouring the melt into the mold, г» vjij лш aij pm r »vjij lsh aij pm ι z-/i ν2παπυ j ι z- / i ν2παπυ j 7 7 58, 1 58, 1 26, 9 26, 9 5,9 5.9 0,7 0.7 6,7 6,7 1,0 1.0 ο,ι ο, ι 1 1 1,0 1.0 5 five 20-150 20-150 8 8 58, 7 58, 7 26, 3 26, 3 5,9 5.9 0,7 0.7 6,7 6,7 1,0 1.0 o,l o, l 1 1 6,0 6.0 2 2 120-150 120-150

В табл. 9-10 приведены составы и свойства электродов, полученных путем двухстадийного переплава СВС-полуфабриката по примеру 1 табл. 3, при времени до разливки расплава в кристаллизатор 2,5 мин.Table 9-10 show the compositions and properties of electrodes obtained by two-stage remelting SHS-semi-finished product according to example 1 table. 3, with a time before pouring the melt into the mold of 2.5 minutes.

Таблица 9Table 9

Примеры в рамках заявленных интервалов значений удельной поверхности нанопорошка WC Examples within the stated ranges of the specific surface area of WC nanopowder № Пр им ер а No. Pr im e Состав модифицированного электрода.% The composition of the modified electrode,% Удель ная повер хност ь WC, м2Specific surface WC, m 2 / g Термос тойкос ть, количе ство циклов Thermal resistance, number of cycles Размер зерна основной фазы NiAl, мкм Grain size of the main phase NiAl, μm Ni Ni Al Al Cr Cr Mo Mo Co Co Hf Hf В IN WC, % об. WC,% vol.

- 12 035488- 12 035488

1 1 51, 3 51, 3 23, 9 23, 9 5,2 5.2 0,5 0.5 5,8 5.8 0,8 0.8 0,1 0.1 5 five 5 five 34 34 10-30 10-30 2 2 51, 4 51, 4 23, 8 23, 8 5,2 5.2 0,5 0.5 5,8 5.8 0,8 0.8 0,1 0.1 5 five 16 sixteen 46 46 10-20 10-20 3 3 51, 7 51, 7 23, 5 23, 5 5,2 5.2 0,5 0.5 5,8 5.8 0,8 0.8 0,1 0.1 5 five 30 thirty 37 37 20-30 20-30 Примеры за рамками заявленных интервалов значений удельной поверхности нанопорошка WC Examples outside the stated ranges of the specific surface area of WC nanopowder 7 7 51, 4 51, 4 23, 8 23, 8 5,2 5.2 0,5 0.5 5,8 5.8 0,8 0.8 0,1 0.1 5 five 2 2 4 4 80-100 80-100 8 8 51, 5 51, 5 23, 7 23, 7 5,2 5.2 0,5 0.5 5,8 5.8 0,8 0.8 0,1 0.1 5 five 58 58 3 3 90-120 90-120

Таблица 10Table 10

Примеры в рамках заявленных интервалов значений удельной поверхности нанопорошка Y2O3 Examples within the stated ranges of specific surface area of Y2O3 nanopowder № Пр им ер а No. Pr im e Состав модифицированного электрода.% The composition of the modified electrode,% Удел ьная пове рхно сть Y2O3 , м2Writhing te a behavior rhno st Y 2 O 3 m 2 / g Термос тойкос ть, количе ство циклов Thermal resistance, number of cycles Размер зерна основной фазы NiAl, МКМ Grain size of the main phase NiAl, MCM Ni Ni Al Al Cr Cr Mo Mo Co Co Hf Hf в in Y2O3, % 06.Y 2 O 3 ,% 06. 1 1 56, 9 56, 9 26, 5 26, 5 5,8 5.8 0,7 0.7 6,5 6.5 1,0 1.0 0,1 0.1 3 3 5 five 38 38 20-30 20-30 2 2 57, 1 57, 1 26, 3 26, 3 5,8 5.8 0,7 0.7 6,5 6.5 1,0 1.0 0,1 0.1 3 3 21 21 49 49 10-20 10-20 3 3 57, 2 57, 2 26, 2 26, 2 5,8 5.8 0,7 0.7 6,5 6.5 1,0 1.0 0,1 0.1 3 3 30 thirty 32 32 20-30 20-30 Примеры за рамками заявленных интервалов значений удельной поверхности нанопорошка Y2O3 Examples outside the stated ranges of specific surface area of Y2O3 nanopowder 7 7 57, 1 57, 1 26, 3 26, 3 5,8 5.8 0,7 0.7 6,5 6.5 1,0 1.0 0,1 0.1 3 3 3 3 4 4 70-90 70-90 8 8 57, 0 57, 0 26, 4 26, 4 5,8 5.8 0,7 0.7 6,5 6.5 1,0 1.0 0,1 0.1 3 3 46 46 2 2 80-110 80-110

Таким образом, заявляемая в формуле совокупность признаков позволяет получать литые электроды из высоколегированных наномодифицированных сплавов на основе алюминидов никеля, которые могут быть использованы для плазменного центробежного распыления гранул и последующего применения их в аддитивных 3D-технологиях сложнопрофильных изделий из жаропрочных металлических материалов.Thus, the set of features claimed in the formula makes it possible to obtain cast electrodes from highly alloyed nano-modified alloys based on nickel aluminides, which can be used for plasma centrifugal spraying of granules and their subsequent use in additive 3D technologies of complex-profile products made of heat-resistant metal materials.

Пример получения электрода известным способом по прототипу (CN 100497700).An example of obtaining an electrode in a known manner according to the prototype (CN 100497700).

Готовится шихта из высокочистых компонентов в виде плавленых прутков и слитков с содержанием основного компонента не ниже 99,999% в количестве, вес.%: никель - 58,8; алюминий - 27,0; молибден - 0,7; хром - 5,8; кобальт - 6,6; бор - 0,1; гафний - 1,0.A charge is prepared from high-purity components in the form of fused rods and ingots with a content of the main component of at least 99.999% in an amount, wt%: nickel - 58.8; aluminum - 27.0; molybdenum - 0.7; chromium - 5.8; cobalt - 6.6; boron - 0.1; hafnium - 1.0.

Для переработки проводится трехстадийный переплав в защитной инертной атмосфере. На первой стадии осуществляется рафинирующий переплав шихты в индукционной печи путем плавки в периклазовом тигле при температуре 1680-1700°С в атмосфере аргона марки ВЧ (99,995% Ar), которым заполняется камера индукционной печи после откачки до диффузионного вакуума (10-5 Па), при давлении 0,95x105 Па. Скорость индукционного нагрева составляет 150±30°С/мин. Для удаления газообразных примесей полученный расплав выдерживается при температуре 1680-1700°С в течение 3 мин. Разливка полученного расплава производится при включенном индукторе в графитовый тигель диметром 50-100 мм, предварительно установленный в камере печи, в котором происходит кристаллизация слитка. По окончании процесса разливки индуктор отключается. Охлаждение полученного слитка осуществляется в камере индукционной печи в атмосфере аргона в течение 3-5 ч.For processing, a three-stage remelting is carried out in a protective inert atmosphere. At the first stage, refining remelting of the charge is carried out in an induction furnace by melting in a periclase crucible at a temperature of 1680-1700 ° C in an atmosphere of VCh grade argon (99.995% Ar), which fills the induction furnace chamber after pumping out to a diffusion vacuum (10 -5 Pa), at a pressure of 0.95x105 Pa. The induction heating rate is 150 ± 30 ° C / min. To remove gaseous impurities, the resulting melt is kept at a temperature of 1680-1700 ° C for 3 minutes. The resulting melt is poured with the inductor turned on into a graphite crucible with a diameter of 50-100 mm, pre-installed in the furnace chamber, in which the ingot crystallizes. At the end of the casting process, the inductor is switched off. The resulting ingot is cooled in an induction furnace chamber in an argon atmosphere for 3-5 hours.

На второй стадии проводится первый гомогенизирующий индукционный переплав полученного слитка с дополнительным легированием кусковым алюминием марки А99 (для компенсации алюминия, испарившегося при рафинирующем переплаве). Переплав осуществляется при давлении Ar 0,95x105 Па, температуре 1680-1700°С, скорости нагрева 150±30°С/мин. С целью гомогенизации полученный расплав выдерживается при температуре 1680-1700°С в течение 2 мин. Разливка полученного расплава проводится при включенном индукторе в графитовый тигель диаметром 50-100 мм. Охлаждение полученного слитка осуществляется в камере индукционной печи в атмосфере аргона в течение 3-5 ч. После охлаждения слиток извлекается из изложницы, поверхность очищается от остатков литейной формы.At the second stage, the first homogenizing induction remelting of the obtained ingot is carried out with additional alloying with lump A99 grade aluminum (to compensate for the aluminum evaporated during refining remelting). Remelting is carried out at an Ar pressure of 0.95x105 Pa, a temperature of 1680-1700 ° C, a heating rate of 150 ± 30 ° C / min. For the purpose of homogenization, the resulting melt is kept at a temperature of 1680-1700 ° C for 2 minutes. The resulting melt is poured with the inductor turned on into a graphite crucible with a diameter of 50-100 mm. The resulting ingot is cooled in an induction furnace chamber in an argon atmosphere for 3-5 hours. After cooling, the ingot is removed from the mold, and the surface is cleaned of the remains of the casting mold.

- 13 035488- 13 035488

На третьей стадии проводится второй гомогенизирующий индукционный переплав полученного слитка при давлении Ar 0,95x105 Па, температуре 1680-1700°С, скорости нагрева 150±30°С/мин. Расплав выдерживается при достигнутой температуре в течение 2 мин. Разливка полученного расплава проводится при включенном индукторе в графитовый тигель диаметром 50-100 мм с теплоизолированной прибыльной частью высотой 15-25% от высоты электрода. Охлаждение полученного слитка электрода осуществляется в камере индукционной печи в атмосфере аргона в течение 3-5 ч. После охлаждения электрод извлекается из изложницы, поверхность очищается от остатков литейной формы, а прибыльная часть отрезается. Внешний вид электрода аналогичен фиг. 10. Полученный сплавленный электрод содержит в своем составе заданное количество легирующих компонентов, вес.%: никель - 58,8; алюминий 27,0; молибден - 0,7; хром - 5,8; кобальт - 6,6; бор - 0,1; гафний - 1,0. Содержание примесей, вес.%: кислород - 0,105, азот - 0,008, углерод - 0,063, остаточная пористость=0,4%, термостойкость=5 циклов, раковины и расслои не обнаружены. Способ-прототип обеспечивает высокую химическую чистоту и однородность электрода, хотя размер зерна основной фазы NiAl достигает 250-280 мкм.At the third stage, the second homogenizing induction remelting of the obtained ingot is carried out at an Ar pressure of 0.95x105 Pa, a temperature of 1680-1700 ° C, a heating rate of 150 ± 30 ° C / min. The melt is kept at the reached temperature for 2 minutes. The resulting melt is poured with the inductor turned on into a graphite crucible with a diameter of 50-100 mm with a heat-insulated bottom part 15-25% of the height of the electrode. The resulting ingot of the electrode is cooled in the chamber of the induction furnace in an argon atmosphere for 3-5 hours. After cooling, the electrode is removed from the mold, the surface is cleaned of the remains of the casting mold, and the profitable part is cut off. The appearance of the electrode is similar to FIG. 10. The resulting fused electrode contains in its composition a given amount of alloying components, wt.%: Nickel - 58.8; aluminum 27.0; molybdenum - 0.7; chromium - 5.8; cobalt - 6.6; boron - 0.1; hafnium - 1.0. Impurity content, wt%: oxygen - 0.105, nitrogen - 0.008, carbon - 0.063, residual porosity = 0.4%, heat resistance = 5 cycles, no cavities and layers were found. The prototype method provides high chemical purity and homogeneity of the electrode, although the grain size of the main NiAl phase reaches 250-280 μm.

В сравнении с предложенным способом наличие трех стадий переплава повышает в 1,4 раза энергозатраты, а использование для зашихтовки высокочистых компонентов увеличивает себестоимость электрода в целом более чем в 1,5 раза. При этом электрод из крупнозернистого сплава обладает меньшей термостойкостью и в процессе центробежного распыления имеется высокая вероятность его разрушения.In comparison with the proposed method, the presence of three stages of remelting increases the energy consumption by 1.4 times, and the use of high-purity components for charging increases the cost of the electrode as a whole by more than 1.5 times. At the same time, an electrode made of a coarse-grained alloy has a lower heat resistance and in the process of centrifugal spraying there is a high probability of its destruction.

Таким образом, заявляемая в формуле совокупность признаков позволяет получать литые электроды из высоколегированных наномодифицированных сплавов на основе алюминидов никеля, которые могут быть использованы для центробежного распыления и последующего применения в аддитивных 3D-технологиях сложнопрофильных изделий из жаропрочных металлических материалов.Thus, the set of features claimed in the formula makes it possible to obtain cast electrodes from highly alloyed nano-modified alloys based on nickel aluminides, which can be used for centrifugal spraying and subsequent use in additive 3D technologies of complex-profile products made of heat-resistant metal materials.

Claims (7)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ получения электродов из сплава на основе алюминида никеля, включающий получение полуфабриката методом центробежного СВС-литья с использованием реакционной смеси при следующем соотношении компонентов, вес.%:1. A method of producing electrodes from an alloy based on nickel aluminide, including obtaining a semi-finished product by the method of centrifugal SHS casting using a reaction mixture with the following ratio of components, wt%: оксид никеля - 47,0-49,1;nickel oxide - 47.0-49.1; алюминий - 28,6-32,4;aluminum - 28.6-32.4; легирующая добавка - 13,1-17,9;alloying additive - 13.1-17.9; функциональная добавка, вводимая для регулирования вязкости шлаковой фазы - 6,5-7,0, и последующий двухстадийный переплав полуфабриката с получением на первой стадии рафинированого дегазированного слитка, а на второй стадии - электрода из наномодифицированного сплава, при этом на второй стадии в расплав вводят лигатуру, состоящую из прессованной смеси алюминия с нанопорошком с удельной поверхностью 5т30 м2/г и кускового алюминия, за 2-3 мин до его разливки в кристаллизатор в количестве, обеспечивающем содержание 0,5-7 об.% нанопорошка в расплаве, с последующим охлаждением до комнатной температуры и извлечением из кристаллизатора.functional additive introduced to control the viscosity of the slag phase - 6.5-7.0, and the subsequent two-stage remelting of the semi-finished product to obtain at the first stage a refined degassed ingot, and at the second stage - an electrode made of nano-modified alloy, while at the second stage, the melt is introduced ligature, consisting of a pressed mixture of aluminum with nanopowder with a specific surface area of 5t30 m 2 / g and lump aluminum, 2-3 minutes before pouring it into the crystallizer in an amount that provides a content of 0.5-7 vol.% of nanopowder in the melt, followed by cooling to room temperature and removing from the crystallizer. 2. Способ по п.1, в котором центробежное СВС-литье осуществляется путем размещения реакционной смеси в тугоплавкой форме, покрытой с внутренней поверхности функциональным защитным слоем из тугоплавкого неорганического соединения, установки формы на центрифуге, воспламенения смеси, проведения процесса СВС при центробежном ускорении 60(±10) g и отделения синтезированного интерметаллидного литого сплава от шлака.2. The method according to claim 1, in which the centrifugal SHS-casting is carried out by placing the reaction mixture in a refractory mold, coated from the inner surface with a functional protective layer of a refractory inorganic compound, setting the mold on a centrifuge, igniting the mixture, carrying out the SHS process at centrifugal acceleration 60 (± 10) g and separation of the synthesized intermetallic cast alloy from the slag. 3. Способ по п.1, в котором в качестве легирующей добавки используют смесь компонентов Cr2O3 и Hf и В и Co3O4.3. The method according to claim 1, in which a mixture of components Cr 2 O 3 and Hf and B and Co 3 O 4 is used as an alloying addition. 4. Способ по п.3, в котором в легирующую добавку дополнительно вводят компонент MoO3.4. The method according to claim 3, wherein the MoO 3 component is further added to the alloying addition. 5. Способ по п.1, в котором в качестве функциональной добавки используют смесь компонентов A2O3 и \a3AlF...5. The method according to claim 1, in which a mixture of components A2O3 and \ a3AlF is used as a functional additive ... 6. Способ по п.1, в котором двухстадийный переплав полуфабриката осуществляется в защитной инертной атмосфере или в вакууме.6. The method according to claim 1, wherein the two-stage remelting of the semi-finished product is carried out in a protective inert atmosphere or in a vacuum. 7. Способ по п.1, в котором в качестве нанопорошка используется порошок WC, или TaC, или NbC, или ZrO2, или Y2O3, или Al2O3.7. The method according to claim 1, wherein the nanopowder is WC powder, or TaC, or NbC, or ZrO 2 , or Y 2 O 3 , or Al 2 O 3 .
EA201800040A 2015-07-23 2016-07-19 Method for obtaining electrodes from alloys based on nickel aluminide EA035488B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015130329A RU2607857C1 (en) 2015-07-23 2015-07-23 Method of producing electrodes from nickel aluminide-based alloys
PCT/RU2016/000450 WO2017014675A1 (en) 2015-07-23 2016-07-19 A method for obtaining electrodes from alloys based on nickel aluminide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201800040A1 EA201800040A1 (en) 2018-10-31
EA035488B1 true EA035488B1 (en) 2020-06-24

Family

ID=57834330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201800040A EA035488B1 (en) 2015-07-23 2016-07-19 Method for obtaining electrodes from alloys based on nickel aluminide

Country Status (4)

Country Link
CN (1) CN107848034B (en)
EA (1) EA035488B1 (en)
RU (1) RU2607857C1 (en)
WO (1) WO2017014675A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756045C1 (en) * 2020-10-13 2021-09-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" Method for obtaining complex-alloyed material based on nickel aluminides with tungsten carbide and boride phases

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2644702C1 (en) * 2017-04-25 2018-02-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of producing electrodes from nickel aluminide-based alloys
SK288792B6 (en) * 2018-07-12 2020-11-03 Ustav Materialov A Mech Strojov Sav Method for controlled alloying of intermetallic alloys γ-TiAl with carbon during vacuum induction melting in graphite crucibles
US11424442B2 (en) 2019-12-06 2022-08-23 GM Global Technology Operations LLC Methods of forming prelithiated silicon alloy electroactive materials
US11753305B2 (en) 2021-09-13 2023-09-12 GM Global Technology Operations LLC Methods of producing pre-lithiated silicon oxide electroactive materials comprising silicides and silicates

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004028726A1 (en) * 2002-09-25 2004-04-08 University Of Rochester Method and apparatus for the manufacture of high temperature materials by combustion synthesis and semi-solid forming
RU2354501C1 (en) * 2007-09-21 2009-05-10 Учреждение Российской академии наук Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН Method of nickel aluminide or titanium aluminide-based powder materials production
CN100497700C (en) * 2007-10-19 2009-06-10 北京航空航天大学 NiAl-Cr(Mo) biphase eutectic crystal intermetallic compound modified by Ta
RU2534325C1 (en) * 2013-07-29 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук Method for obtaining heat-resistant alloys

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2032496C1 (en) * 1993-02-19 1995-04-10 Московский институт стали и сплавов Method of obtaining aluminides of transition metals
CN101402100A (en) * 2008-11-04 2009-04-08 安徽省鑫源达有色金属材料有限公司 Method for producing nickel-aluminum composite belt
CN101576178B (en) * 2009-06-17 2011-01-05 重庆理工大学 Preparation method for metal-ceramic composite tube
CN102357653A (en) * 2011-11-14 2012-02-22 江苏银宇模具材料有限公司 Preparation process for nanoparticle reinforced die steel
CN102864323B (en) * 2012-09-25 2014-07-02 中国科学院金属研究所 Preparation method of Ni-Al alloy porous material with controllable structure
CN104319398B (en) * 2014-10-23 2016-10-19 中国计量学院 A kind of preparation method of polymer overmold nickel alumin(i)um alloy/sulfur combination electrode material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004028726A1 (en) * 2002-09-25 2004-04-08 University Of Rochester Method and apparatus for the manufacture of high temperature materials by combustion synthesis and semi-solid forming
RU2354501C1 (en) * 2007-09-21 2009-05-10 Учреждение Российской академии наук Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН Method of nickel aluminide or titanium aluminide-based powder materials production
CN100497700C (en) * 2007-10-19 2009-06-10 北京航空航天大学 NiAl-Cr(Mo) biphase eutectic crystal intermetallic compound modified by Ta
RU2534325C1 (en) * 2013-07-29 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук Method for obtaining heat-resistant alloys

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756045C1 (en) * 2020-10-13 2021-09-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" Method for obtaining complex-alloyed material based on nickel aluminides with tungsten carbide and boride phases

Also Published As

Publication number Publication date
CN107848034A (en) 2018-03-27
RU2607857C1 (en) 2017-01-20
WO2017014675A1 (en) 2017-01-26
EA201800040A1 (en) 2018-10-31
CN107848034B (en) 2019-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA035488B1 (en) Method for obtaining electrodes from alloys based on nickel aluminide
KR101264219B1 (en) Mg alloy and the manufacturing method of the same
CN107641744B (en) A kind of alloy refining method
Gao et al. Physical erosion of yttria crucibles in Ti–54Al alloy casting process
CN103122431A (en) Magnesium-lithium alloy with enhanced long-period structure phase and preparation method thereof
WO2016110740A2 (en) Processes for producing nitrogen, essentially nitride-free chromuim and chromium plus niobium-containing nickel-based alloys and the resulting chromium and nickel-based alloys
CN100462462C (en) 7055 aluminum alloy in high intensity, and high toughness, and preparation method
CN110819839A (en) High-entropy alloy reinforced magnesium-based composite material and preparation method thereof
WO2018228142A1 (en) Aluminum thermal self-propagation gradient reduction and slag washing and refining-based method for preparing titanium alloy
RU2618038C2 (en) Method for obtaining a heat-resistant alloy based on niobium
US10494698B1 (en) Methods for making zirconium based alloys and bulk metallic glasses
CN115181869A (en) Method for producing nickel-based high-temperature alloy containing Y, ce, la and Nd
EA018035B1 (en) Method for manufacturing articles from titanium alloys
RU2398905C1 (en) Procedure for production of heat resistant nickel alloys by metal wastes processing
CN110904363A (en) Preparation method of ABX alloy
CN102517464A (en) Preparation method for in-situ synthesized particle reinforced titanium-based composite material
RU2630157C2 (en) Method to produce electrodes of alloys based on titanium aluminide
US20210254194A1 (en) Preparation method for magnesium matrix composite
Leichtfried 12 Refractory metals
Zaitsev et al. Fabrication of cast electrodes from nanomodified nickel aluminide-based high-boron alloy to fabricate spherical powders using the plasma rotating electrode process
RU2523049C1 (en) Method of gamma-aluminide titanium-based alloys production
JPS63273562A (en) Production of ti-al alloy casting
EP2374905B1 (en) Manufacturing method of magnesium based alloy for high temperature
RU2557438C1 (en) Chrome-based heat resisting alloy and method of smelting of chrome-based alloy
RU2595084C1 (en) Method of producing heat-resistant alloy based on niobium matrix with intermetallic hardening

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KG TJ TM RU