Manufacturing of Porous Al-Cr Preforms for Composite Reinforcing Using Microwave Activated Combustion Synthesis

• Autorzy: Naplocha K. , Granat K.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0196

Warianty tytułu

PL

Wytwarzanie porowatych preform Al-Cr do umacniania kompozytów poprzez syntezę spaleniową aktywowaną mikrofalami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The combustion synthesis of porous skeletons (preforms) of intermetallic Al–Cr compounds intended for metal matrix composite MMC reinforcing was developed. Mixture of Al and Cr powders with granularity of −10, −44, −74mm were cold isostatic pressed and next ignited and synthetized in a microwave reactor under argon atmosphere (microwave-activated combustion synthesis MACS). In order to ignite the synthesis, microwave energy was focused by a tuner on the specimen. The analysis of reaction temperature diagrams revealed that the synthesis proceeded through the following peritectic transformations: L(liquidus)+Al7Cr→L+Al11Cr2→L+Al4Cr. Moreover, EDS and XRD examinations showed that the reaction proceeded between a solid Cr and a liquid Al to create a distinct envelope of Al₉Cr₄ on Cr particle which next extended and spreaded over the entire structure. The produced preforms with uniform structure and interconnected porosity were infiltrated with liquid Cu and Al alloy. The obtained composite materials exhibited high hardness, wear and distinct temperature oxidation resistance.

PL

Wytworzono poprzez syntezę spaleniową porowate preformy (szkielety) ze związków międzymetalicznych Al-Cr do umacniania materiałów kompozytowych o osnowie metalowej. Sprasowane na zimno, jednoosiowo (CIP) mieszaniny proszków Al i Cr o ziarnistości −10, −44, −74mm podgrzewano w reaktorze mikrofalowym w atmosferze argonu. W celu zainicjowania syntezy wykorzystano proces aktywacji mikrofalami MACS (microwave-activated combustion synthesis) skupiając promieniowanie na powierzchni próbki za pomocą stroika falowodowego. Na podstawie analizy krzywych temperatur ATD określono przebieg syntezy z następującymi przemianami perytektycznymi:: L(liquidus)+Al7Cr→L+Al11Cr2→L+Al4Cr. Ponadto, analiza chemiczna EDS oraz fazowa XRD wykazały, że reakcja przebiega pomiędzy proszkiem Cr oraz ciekłym Al tworząc wyraźną otoczkę ze związku Al₉Cr₄ na cząstkach Cr, które z postępem reakcji rozszerzają się i zanikają. Wytworzone preformy o jednorodnej strukturze z otwartymi porowatościami użyto do infiltracji ciekłym Al oraz Cu i wytworzenia kompozytów. Charakteryzowały się one dużą twardością, odpornością na ścieranie oraz odpornością na utlenianie w wysokiej temperaturze.

Słowa kluczowe

EN

SHS; microwave; Al-Cr; preform; composite

PL

SHS; mikrofale; Al-Cr; preforma; kompozyt

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 3
• Strony: 1125--1127
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Naplocha K.

• Wroclaw University of Technology, 27 Wybrzeze Wyspianskiego Str., 50-370 Wrocław, Poland

autor

Granat K.

• Wroclaw University of Technology, 27 Wybrzeze Wyspianskiego Str., 50-370 Wrocław, Poland

Bibliografia

• [1] O. Ottinger, R. F. Singer, An advanced melt infiltration process for the net shape production of metal matrix composites, Z. Metallkd. 84, 12, 827-831 (1993).
• [2] J. Sobczak, Metalowe materiały kompozytowe. Stan aktualny i perspektywy rozwoju, Seminarium „Kompozyty”, Częstochowa, 23-64 (1996).
• [3] J. W. Kaczmar, K. Pietrzak, W. Włosiński, The production and application of metal matrix composite materials, Journal of Materials Processing Technology 106, 1-3, 58-67 (2000).
• [4] J. R. Jokisaari, S. Bhaduri, S. B. Bhaduri, Microwave activated combustion synthesis of titanium aluminides, Materials Science & Engineering A 394, 385-392 (2005).
• [5] C. L. Yeh, W. Y. Sung, Combustion synthesis of Ni3Al inter-metallic compound in self-propagating mode, Journal of Alloys and Compounds 384, 181-191 (2004).
• [6] K. Morsi, Review: reaction synthesis processing of Ni-Al in-termetallic materials, Materials Science & Engineering A299, 1-15 (2001).
• [7] J. J. Moor, H. J. Feng, Combustion synthesis of advanced materials: part I. Reaction Parameters, Progress in Materials Science 39, 243-273 (1995).
• [8] P. Mossino, Some aspects in self-propagating high-temperature synthesis, Ceramics International 30 (3), 311-332 (2004).
• [9] P. Mogilevsky, E. Y. Gutmanas, On thermodynamics of first-phase formation during interfacial reactions, Materials Science and Engineering A 221, 1-2, 76-84 (1996).