Influence of aluminium on electric resistivity of nickel-aluminium alloys

Abstract

Уральский федеральный университет, г. Екатеринбург Изучены температурные и концентрационные зависимости удельного электросопротивления сплавов системы «никель-алюминий» в жидком состоянии. Вид политерм ρ определяется исходным фазовым составом сплавов. Гистерезис политерм связан с устранением влияния на расплав структуры и фазового состав исходных твердых образцов и переходом системы в равновесное и однородное состояние, что способствует большему структурному упорядочению интерметаллидов. Экспериментальные данные свидетельствуют о нелинейной волнообразной концентрационной зависимости изотермы удельного электросопротивления никелевых сплавов с содержанием алюминия до 35 мас. %. В этой концентрационной области возможно существование твердого раствора алюминия в никеле (до 10 мас. %), а также появление интерметаллидных фаз Ni 3 Al и NiAl. С использованием некоторых положений теории перколяций и модели микронеоднородного строения расплавов качественно объяснен характер изменения волнообразной изотермы электросопротивления никельалюминиевых расплавов. Вследствие разной электроотрицательности атомов система Ni-Al из-за искажения структуры электронной и атомной подсистем никеля приобретает избыточный заряд. Это способствует локальному атомному упорядочению и образованию кластеров (микрогруппировок), характер упорядочения в которых отличается от микрообластей никеля, находящихся вне энергетического поля заряда. С появлением кластеров для электронов проводимости в системе возникает дополнительный фактор рассеяния. С увеличением концентрации алюминия в сплаве возрастает количество электронов проводимости, приходящихся на один атом. Во-вторых, в соответствии с положениями теории перколяций постепенно формирующиеся кластеры создают сначала цепочки, а затем зоны перекрытия, способствующие повышению проводимости сплавов, содержащих до 10 ат. % Al.

Investigation of Electrical Resistivity of Ni-Cr-Al Alloys in Liquid and Solid State

“…As results of the experiments it has been shown that, the form of the temperature dependence of the resistivity ρ (t) is a characteristic of high-temperature alloys [1,9].…”

“…Taking into account the results of studies of binary alloys [3,4], the compositions Ni + 10 and + 15 wt. % Cr each is aluminum alloyed in an amount of 5 and 10% by weight.…”

“…The Ni-Cr-Al system occupies a special place in the development of dispersion-hardening nickelbased alloys [1]. The distortion of the crystal lattice of solid solutions based on nickel accrues continuously and smoothly with increasing number of alloying components and their concentrations.…”

“…However, in this case it is necessary to take into account the technically feasible reduction in the plasticity of the alloy that is observed with an increase in the amount for intermetallic compounds and the possibility of changing in morphology of the strengthening phase as well. The diagram approach used in the structural-phase analysis of alloys is developed for binary systems including Ni-Cr and Ni-Al systems [3,4]. As for ternary systems, the Ni-Cr-Al system in particular, the interest in research in this area is insignificant and the published results are few in number but they come into notice [5][6][7].…”

“…Thus, combinational manifold of atomic clusters of the Ni-Cr-Al system indicates their considerable disequilibrium and inhomogeneity. The characteristic features of short-range order as a certain regularity in the arrangement of neighboring atoms are preserved during melting process and have a hereditary effect on the structure and properties of the melt [1,[8][9][10]. Therefore, the information on duration of the period or the effective relaxation temperature of the structure of melt is needed during the design process of the melting modes of industrial high-temperature alloys.…”