Использование электроискрового спекания для компактирования керамометаллических композитов на основе сплавов ванадия

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Методом механохимического синтеза получены сплавы ванадия (V70Cr30, V70(Ni80Cr20)30 и (V95Cr5)70Cu30) и керамометаллические композиты на их основе с La0.96Sr0.04ScO3. Методом электроискрового спекания удалось получить плотные компакты с низкой пористостью за малое время спекания. Установлен фазовый состав, изучены морфологические особенности, проведены измерения твердости полученных материалов.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Ю. Н. Беспалко

Институт катализа СО Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: bespalko@catalysis.ru
Russian Federation, пр. Академика Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090

С. Н. Харина

Институт катализа СО Российской академии наук

Email: bespalko@catalysis.ru
Russian Federation, пр. Академика Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090

Е. А. Супрун

Институт катализа СО Российской академии наук

Email: bespalko@catalysis.ru
Russian Federation, пр. Академика Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090

Т. А. Кригер

Институт катализа СО Российской академии наук

Email: bespalko@catalysis.ru
Russian Federation, пр. Академика Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090

М. А. Есиков

Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО Российской академии наук

Email: bespalko@catalysis.ru
Russian Federation, пр. Академика Лаврентьева, 15, Новосибирск, 630090

И. С. Батраев

Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО Российской академии наук

Email: bespalko@catalysis.ru
Russian Federation, пр. Академика Лаврентьева, 15, Новосибирск, 630090

Д. В. Дудина

Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО Российской академии наук

Email: bespalko@catalysis.ru
Russian Federation, пр. Академика Лаврентьева, 15, Новосибирск, 630090

В. А. Садыков

Институт катализа СО Российской академии наук

Email: bespalko@catalysis.ru
Russian Federation, пр. Академика Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090

References

  1. Gryaznov V.M., Ermilova M.M., Orekhova N.V., Tereschenko G.F. Reactors with Metal and Metal-Containing Membranes // Structured Catalysts and Reactors / Eds. Cybulski A., Moulijn J.A. N.Y.: Taylor&Francis, 2005. P. 579–614. https://doi.org/10.1201/9781420028003
  2. Терещенко Г.Ф., Орехова Н.В., Ермилова М.М. Металлосодержащие мембранные реакторы // Мембраны. 2007. Т. 1. № 33. С. 4–20.
  3. Bosko M.L., Fontana A.D., Tarditi A., Cornaglia L. Advances in Hydrogen Selective Membranes Based on Palladium Ternary Alloys // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 29. P. 15572–15594. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.02.082
  4. Nishimura C., Komaki M., Amano M. Hydrogen Permeation Characteristics of Vanadium-Nickel Alloys // Mater. Trans. 1991. V. 32. № 5. P. 591–507.
  5. Alimov V.N., Busnyuk A.O., Kuzenov S.R., Peredistov E.U., Livshits A.I. Bcc V–Fe Alloys for the Hydrogen Separation Membranes: Hydrogen Solubility and Gobal Character of Alloying Effect // J. Membr. Sci. 2022. V. 644. P. 120159. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.120159
  6. Li X., Yuang F., Liu D., Liang X., Chen R., Rettenmayr M., Su Y., Guo J., Fu H. V–Cr–Cu Dual-Phase Alloy Membranes for Hydrogen Separation: An Excellent Combination of Ductility, Hydrogen Permeability and Embrittlement Resistance // J. Membr. Sci. 2017. V. 524. P. 354–361. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2016.11.020
  7. Сипатов И.С. Структура и физико-химические свойства водородопроницаемых сплавов ванадия с никелем, кобальтом и титаном : дис. канд. хим. наук. Екатеринбург. 2020. С. 115.
  8. Cheng H. Dual-Phase Mixed Protonic-Electronic Conducting Hydrogen Separation Membranes: A Review // Membranes. 2022. V. 12. № 7. P. 646. https://doi.org/10.3390/membranes12070647
  9. Eremeev N., Krasnov A., Bespalko Y., Bobrova L., Smorygo O., Sadykov V. An Experimental Performance Study of a Catalytic Membrane Reactor for Ethanol Steam Reforming over a Metal Honeycomb Catalyst // Membranes. 2021. V. 11(10). P. 790. https://doi.org/10.3390/membranes11100790
  10. Sadykov V.A., Eremeev N.F., Fedorova Y.E., Krasnov A. V., Bobrova L.N., Bespalko Y.N., Lukashevich A.I., Skriabin P.I., Smorygo O.L., Van Veen A.C. Design and Performance of Asymmetric Supported Membranes for Oxygen and Hydrogen Separation // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 38. P. 20222–20239. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.01.106
  11. Saheb N., Iqbal Z., Khalil A., Hakeem A.S., Aqeeli N.A., Laoui T., Al-Qutub A., Kirchner R. Spark Plasma Sintering of Metals and Metal Matrix Nanocomposites: A Review // J. Nanomater. 2012. P. 983470. https://doi.org/10.1155/2012/983470
  12. Дудина Д.В. Электроискровое спекание смесей металлических порошков и композитов с металлическими матрицами: особенности формирования структуры и свойства спеченных материалов // Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2017. Т. 75. № 2. С.44–54.
  13. Farlenkov A.S., Putilov L., Ananyev M., Antonova E. Water Uptake, Ionic and Hole Transport in La0.9Sr0.1ScO3−δ // Solid State Ionics. 2017. V. 306. P. 126–136. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2017.04.013
  14. Suzuki A., Yukawa H., Nambu T., Matsumoto Y., Murata Y. Quantitative Evaluation of Hydrogen Solubility and Diffusivity of V–Fe Alloys toward the Design of Hydrogen Permeable Membrane for Low Operative Temperature // Mater. Trans. 2016. V. 57. № 10. P. 1823–1831. https://doi.org/10.2320/matertrans.MAW201604
  15. Seitz F. On the Porosity Observed in the Kirkendall Effect // Acta Metall. 1953 V. 1. № 3. P. 355–369. https://doi.org/10.1016/0001-6160(53)90112-6
  16. Guo H., Rao M., Zhang J., Wang X., Luo G., Shen Q. Electromigration-Enhanced Kirkendall Effect of Cu/Ti Direct Diffusion Welding by Sparking Plasma Sintering // J. Mater. Process. Technol. 2023. V. 315. P. 117933. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2023.117933

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diffraction patterns of the initial vanadium powder (a) and V70Cr30 after MA (b).

Download (145KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Morphology of the initial vanadium particles (a), copper (b).

Download (349KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Change in the phase composition of the (V95Cr5)70Cu30 (a) and V70(Ni80Cr20)30 (b) samples depending on the MA time.

Download (155KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Micrographs of the samples after 20 min MA: a, b – V70Cr30; c, d – (V95Cr5)70Cu30; after 30 min MA: d, e – V70(Ni80Cr20)30.

Download (518KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Diffraction patterns of the La0.96Sr0.04ScO3 samples calcined at 700–1100°C in air.

Download (71KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependences of temperature and shrinkage on the sintering time of composites.

Download (179KB)
Indexing metadata
8. Fig. 8. Microstructure of VNC/LSS (a, b), VC/LSS (c, d) and VCС/LSS (d, e).

Download (781KB)
Indexing metadata
9. Fig. 9. SEM image and elemental mapping of the VC/LSS composite.

Download (328KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences