Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/tmm.00404005
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

FORMAÇÃO DE NiAl PROMOVIDA POR MEIO DE MOAGEM DE ALTA ENERGIA

NiAl FORMATION INDUCED BY HIGH-ENERGY MILLING

Kubaski, Evaldo Toniolo; Cintho, Osvaldo Mitsuyuki; Capocchi, José Deodoro T.

Downloads: 0
Views: 282

Resumo

Pós de Ni e Al foram misturados com a composição Ni40Al60 (% atômica). As misturas de pós foram submetidas à moagem de alta energia (MAE) por diversos tempos (1 h, 2 h, 5 h e 15 h), monitorando-se a evolução da temperatura do jarro. Misturas com composição Ni40Al60 (sem moagem) foram compactadas na forma de pastilhas (diâmetro ~8 mm, altura ~2 mm) e submetidas a tratamentos térmicos (700°C, 850°C e 1.000ºC, por 30 min, em pressões reduzidas). As propriedades termodinâmicas dos intermetálicos NiAl3 e Ni2Al3 indicam que estes compostos têm preferência de formação em relação ao NiAl. Porém, após MAE da composição Ni40Al60 os difratogramas de raios X mostraram a formação de NiAl. Durante MAE, NiAl se forma através de uma reação exotérmica auto-propagante e, para que este tipo de reação ocorra, é necessário que a razão entre o calor de formação do composto e a capacidade calorífica a temperatura ambiente seja superior a 2.000 K, sendo que somente o NiAl obedece a esta condição e por isso se forma.

Palavras-chave

Moagem de alta energia, Reação exotérmica, Sistema níquel-al

Abstract

Blends of Ni and Al powders were mixed at Ni40Al60 (% at) composition. High-energy milling of the blends was performed at several milling times (1 h, 2 h, 5 h and 15 h), evaluating jar temperature during milling. Cylindrical samples (~8 mm diameter, ~2 mm height) were compacted and heat treated for 30 min at 700°C, 850°C and 1,000ºC, in vacuum. NiAl3 and Ni2Al3 thermodynamic properties indicate prior occurrence when they are compared to NiAl. However, X ray diffraction patterns of Ni40Al60 blends after high-energy milling showed NiAl formation. During high-energy milling, NiAl formation happens through an exothermic and self-sustaining reaction and this kind of reaction occurs when the ratio of the heat of formation of the compound to room temperature heat capacity is greater than 2,000 K. NiAl follow this rule and its formation occurs.

Keywords

High-energy milling, Self-propagating reaction, Ni-Al system

Referências



1 NASH, P.; SINGLETON, M.F.; MURRAY, J.L. Al-Ni (Aluminum-Nickel). ASM handbook - alloy phase diagrams. 10. ed. Materials Park: ASM International, 1992. p. 249.

2 RÓG, G.; BORCHARDT, G.; WELLEN, M.; LÖSER, W. Determination of the activities in the (Ni + Al) alloys in the temperature range 870 K to 920 K by a solid-state galvanic cell using a CaF2 electrolyte. Journal of Chemical Thermodynamics, v.35, n.2, p.261-8, 2003.

3 PORTNOY, V.K.; BLINOV, A.M.; TOMILIN, I.A.; KUZNETSOV, V.N.; KULIK, T. Formation of nickel aluminides by mechanical alloying and thermodynamics of interaction. Journal of Alloys and Compounds, v. 336, n. 1-2, p.196-201, 2002.

4 PABI, S.K.; MURTY, B.S. Mechanism of mechanical alloying in Ni-Al and Cu-Zn systems. Materials Science and Engineering A, v.214, n.1-2, p.146-52, 1996.

5 MURTY, B.S.; SINGH, K.H.S.; PABI, S.K. Synthesis of nanocrystalline NiAl over a wide composition range by mechanical alloying. Bulletin of Materials Science, v.19, n.3, p.565-71, 1996.

6 KUBASKI, E.T.; MOINHOS, C.; CAPOCCHI, J.D.T.; CINTHO, O.M. Síntese do composto ntermetálico Ni2Al3 utilizando moagem de alta energia e tratamentos térmicos. In: CONGRESSO ANUAL DA ABM, 61., 2006, Rio de Janeiro. Anais... São Paulo: ABM, 2006, v. 61. p. 1084-90. 1 CD ROM.

7 KUBASKI, E. T. Síntese de compostos intermetálicos do sistema Ni-Al utilizando moagem de alta energia. 2005. 151 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) – Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2005.

8 SURYANARAYANA, C. Mechanical alloying and milling. Progress in Materials Science, v. 46, n.1-2, p.1-184, 2001.

9 CARDELLINI, F.; MAZZONE, G.; MONTONE, A.; VITTORI ANTISARI, M. Solid state reactions between Ni and Al powders induced by plastic deformation. Acta Metallurgica et Materialia, v. 42, n. 7, p. 2445-51, 1994.

10 KUBASKI, E.T.; MOINHOS, C.; MONLEVADE, E.F.; CAPOCCHI, J.D.T.; CINTHO, O.M. Síntese de intermetálicos do sistema Ni-Al por meio de moagem de alta energia. In: CONGRESSO ANUAL DA ABM, 60. 2005, Belo Horizonte. Anais... São Paulo: ABM, 2005, v. 60. p. 2168-77. 1 CD ROM

11 LIU, Z.G.; GUO, J.T.; HU, Z.Q. Mechanical alloying of the Ni-Al(M) (M≡Ti,Fe) system. Materials Science and Engineering A, v. 192-3, n. 2, p. 577-82, 1995.

12 MUNIR, Z.A.; ANSELMI-TAMBURINI, U. Self-propagating exothermic reactions: The synthesis of high-temperature materials by combustion. Materials Science Reports, v.3, n. 7-8, p. 277-365, 1989.

13 TAKACS, L.; SOIKA, V.; BALAZ, P. The effect of mechanical activation on highly exothermic powder mixtures. Solid State Ionics, v.141-2, p.641-7, 2001.

14 TAKACS, L. Solid state reactions induced by ball milling. Hyperfine Interactions, v. 111, n. 1-4, p.245-50, 1998.

15 DEIDDA, C.; DELOGU, F.; COCCO, G. In situ characterization of mechanically-induced self-propagating reactions. Journal of Materials Science, v. 39, n. 16, p. 5315-8, 2004.

16 MANAI, G.; DELOGU, F.; SCHIFFINI, L.; COCCO, G. Mechanically induced self-propagating combustions: Experimental findings and numerical simulation results. Journal of Materials Science, v. 39, n. 16, p. 5319-24, 2004.

17 MARTIM, D.R.; PALLONE, E.M.J.A.; BOTTA F.W.J.; TOMASI, R. Síntese de pós compósitos do sistema Al2O3-AlNi usando moagem reativa de alta energia. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 16. 2004, Porto Alegre. Anais... Porto Alegre: UFRGS, 2004, 1 CD ROM

18 TAKACS, L. Combustion phenomena induced by ball milling. Materials Science Forum, v.269-272, n.2, p.513-22, 1998.

19 KUBASKI, E.T.; MOINHOS, C.; CAPOCCHI, J.D.T.; CINTHO, O.M. Powder morphology during NiAl intermatallic compound synthesis. In: ENCONTRO DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE PESQUISA EM MATERIAIS, 4. 2005, Recife. Anais... Recife: UFPE, 2005, v. 4. 1 CD ROM.

20 GRIGORIEVA, T.; KORCHAGIN, M.; LYAKHOV, N. Combination of SHS and mechanochemical synthesis for Nanopowder technologies. KONA, n.20, p.144-58, 2002.

21 BARIN et al., 1977 apud MORSI, K. Review: reaction synthesis processing of Ni-Al intermetallic materials. Materials Science and Engineering A, v.299, n.1-2, p.1-15, 2001.
588696c37f8c9dd9008b46b0 1573492069 Articles
Links & Downloads

Tecnol. Metal. Mater. Min.

Share this page
Page Sections