S. E. Danilov , V. L. Arbuzov
PRODUCTION OF PURE NICKEL ALLOYS DOPED WITH SULFUR AND PHOSPHORUS
DOI: 10.17804/2410-9908.2020.6.048-053 A procedure for alloying nickel with sulfur and phosphorus by diffusion and homogenizing annealing is described using the example of pure nickel (RRR at 600). A scheme of the installation for alloying from the gas phase is described. The possibility of uniform alloying with sulfur and phosphorus of samples and material in the form of plates or foils with a thickness of 0.2 mm or thinner at a concentration ranging between 0.001 and 0.08) at.% is shown. Diffusion annealing is carried out after heating and pumping out in a high vacuum and without contamination, in a quartz volume containing sulfur or phosphorus vapors at a temperature of 1100 to 1200 °C. By choosing the ratio of the masses of the alloyed material and the corresponding filling of sulfur or phosphorus, it is possible to predict in advance the resulting concentration of impurities with a sufficient time of annealing. The impurity concentration is uniform in volume within ten percent. Modeling and control annealings with the measurement of the residual resistivity of the control samples allows you to evaluate the results obtained.
Acknowledgement: The work was carried out within the framework of the state assignment from the Ministry of Education and Science of Russia, theme “Function” No. 0388-2019-0004, and partially supported by the Russian Foundation for Basic Research, project No. 18-02-00270. Keywords: alloying, sulfur, phosphorus, nickel, diffusion, homogenization References:
- Van Wazer J.R. Phosphorus and its Compounds, Interscience Publishers, New York, N. Y., vol. I, 1958, p. 283.
- Arbuzov V.L., Vladimirov A.B., Danilov S.E., Klotsman S.M., Trakhtenberg I.Sh. Diffusion, Solubility, and Residual Electrical Resistance in Nickel-Sulfur Alloys. Fiz. Met. Metalloved., 1980, vol. 49, no. 2, pp. 356–362. (In Russian).
- Bokshtein B.S. Diffusion in Metals. Moscow, Metallurgiya Publ., 1978, 248 p. (In Russian).
- Kablov D.E., Sidorov V.V., Puchkov Yu.A. Diffusion behavior features of impurities and microalloying additives in nickel and single crystal superalloys. Aviatsionnye Materialy i Tekhnologii, 2016, no. 1 (40). DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-1-24-31. (In Russian).
- Titov K.V. Chislennye metody resheniya zadach diffuzii [Numerical Methods for Solving the Diffusion Problems: study guide]. Moscow, Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana Publ., 2009, 48 p. (In Russian).
- Tikhonov A.N., Samarskiy A.A. Uravneniya matematicheskoy fiziki [The Equations of Mathematical Physics]. Moscow, Izd-vo MGU Publ., 2004. (In Russian).
С. Е. Данилов, В. Л. Арбузов
ПОЛУЧЕНИЕ ЧИСТЫХ СПЛАВОВ НИКЕЛЯ, ЛЕГИРОВАННЫХ СЕРОЙ И ФОСФОРОМ
Описана методика легирования никеля серой и фосфором путем диффузионных и гомогенизирующих отжигов на примере чистого никеля с RRR (Residual Resistivity Ratio) на уровне 600. Описана схема установки для легирования из газовой фазы. Показана возможность равномерного легирования серой и фосфором образцов и материала в виде пластин или фольг толщиной на уровне 0,2 мм или тоньше, в диапазоне концентраций – (0,001-0,08) ат.%.
Диффузионный отжиг проводится после прогрева и откачки в высоком вакууме и закупорки, в кварцевом объеме содержащем пары серы или фосфора при температуре 1100 – 1200 °С. За счет выбора соотношения масс легируемого материала и соответствующей закладки серы или фосфора можно заранее прогнозировать получаемую концентрацию примеси при достаточном времени легирующего отжига. Концентрация примеси равномерна по объему в пределах десятка процентов. Проведение моделирующих и контрольных отжигов с измерением остаточного электросопротивления контрольных образцов позволяет оценивать получаемые результаты.
Благодарность: Работа выполнена в рамках государственного задания МИНОБРНАУКИ России (тема “Функция” № 0388-2019-0004) при частичной поддержке РФФИ (проект № 18-02-00270). Ключевые слова: легирование, сера, фосфор, никель, диффузия, гомогенизация. Библиография:
- Везер Ван Джон Р. Фосфор и его соединения : в 2 т. Т. 1 / пер. с англ. под ред. А. И. Шерешевского. – Москва : Изд-во иностранной литературы, 1962.
- Диффузия, растворимость и остаточное электросопротивление серы в никеле / В. Л. Арбузов, А. Б. Владимиров, С. Е. Данилов, С. М. Клоцман, И. Ш. Трахтенберг // ФММ. – 1980. – Т. 49, № 2. – С. 356–362.
- Бокштейн Б. С. Диффузия в металлах. – М. : Металлургия, 1978. – 248 с.
- Каблов Д. Е., Сидоров В. В., Пучков Ю. А. Особенности диффузионного поведения примесей и рафинирующих добавок в никель и монокристаллы жаропрочных сплавов // Авиац. материалы и технологии. – 2016. – № 1 (40). – DOI: 10/18577/ 2071-9140-2016-1-1-24-31.
- Титов К. В. Численные методы решения задач диффузии : метод. указания к компьютерному практикуму по курсу «Уравнения математической физики». – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. – 48 с.
- Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. – М. : Изд. МГУ, 2004.
Библиографическая ссылка на статью
Danilov S. E., Arbuzov V. L. Production of Pure Nickel Alloys Doped with Sulfur and Phosphorus // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2020. - Iss. 6. - P. 48-53. - DOI: 10.17804/2410-9908.2020.6.048-053. -
URL: http://dream-journal.org/issues/content/article_305.html (accessed: 21.12.2024).
|
