Microstructure of the reaction product region formed due to the interaction of aluminum with nickel oxide at 700°C

• Autorzy: Wojewoda-Budka J.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura strefy produktów reakcji utworzonej w wyniku oddziaływania ciekłego aluminium z tlenkiem niklu w 700°C

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Paper presents detailed microstructure analysis of the reactively product region (RPR) occurred as a result of the interaction between molten aluminum and nickel oxide single crystal of [100] orientation. Application of focused ion beam preparation technique allowed to perform comprehensive transmission electron microscopy studies of the sample subjected to the sessile drop test (contact heating method) carried out at 700°C for 2 hours. Three phases were always identified within the examined areas of the RPR located within the NiO substrate, namely: Al2O3, Al and Al3Ni. The reaction product region was also characterized by the formation of the periodic layered structure situated adjacent to NiO side. The α-A120, with the grain size of even less than 50 nm surrounded by the aluminum was only identified in the whole RPR. No other variants of Al2O3 were detected. On the other hand, Al3Ni phase showed different morphology with respect to its position within the RPR: bigger located closer to the drop side and fine-grained visible next to the nickel oxide single crystal substrate forming alternate Al3Ni and α-Al2O3 layers.

PL

Artykuł przedstawia szczegółową analizę mikrostruktury strefy produktów reakcji (SPR) utworzonej w wyniku oddziaływania pomiędzy ciekłym aluminium i monokrystalicznym podłożem tlenku niklu o orientacji [100]. Dopiero zastosowanie preparatyki wycinania cienkich folii, jaką jest wycinanie preparatu zogniskowaną wiązką jonów galu, umożliwiło systematyczne obserwacje na transmisyjnym mikroskopię elektronowym próbki po próbie zwilżalności metodą leżącej kropli, prowadzonej w 700°C przez 2 godziny. Stwierdzono obecność trzech faz: Al2O3, Al i Al3Ni w zlokalizowanej w podłożu strefie produktów reakcji. Ponadto strefa ta w pobliżu podłoża NiO charakteryzowała się występowaniem warstwowej struktury. Niezależnie od położenia, jedynym tlenkiem glinu, który występował, była faza α-Al2O3. Tworzyła ona drobnoziamistą mikrostrukturę o wielkości ziama nawet mniejszej niż 50 nm otoczoną aluminium. Natomiast faza Al3Ni wykazała zróżnicowaną morfologię zależnie od jej umiejscowienia W SPR: większe wydzielenia obserwowano bliżej kropli natomiast drobne, podobne rozmiarem do Al2O3 tworzyły naprzemienne warstwy z α-Al2O3 bliżej podłoża podłożu tlenku niklu.

Słowa kluczowe

EN

Al-Al2O3; TEM; FIB; Al/NiO SC couple

PL

para AL/NiO SC; Al-Al2O3; TEM; FIB

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 393--396
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wojewoda-Budka J.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, Kraków

Bibliografia

• [1] Liu W., Köster U.: Criteria for formation of interpenetrating oxide/meta1-composites by immersing sacrificial oxide preforms in molten metals. Scripta Mater. 35 (1) (1996) 35÷40.
• [2] Loehman R. E., Ewsuk K. G., Tomsia A. P.: Synthesis of A12O3-A1 composites by reactive metal penetration. J. Am. Ceram. Soc. 79 (1) (1996) 27÷32.
• [3] Sobczak N.: Wybrane aspekty wytwarzania metodami ciekło-fazowymi kompozytów in sim typu Al-Al2O3 o strukturze C4. Innowacje w Odlewnictwie I, Instytut Odlewnictwa, Kraków (2007) 187÷199.
• [4] Sobczak N., Obłakowski J., Nowak R., Kudyba A., Radziwiłł W.: Interaction between liquid aluminium and NiO single crystals. J. Mater. Sci. 40 (2005) 2313÷2318.
• [5] Sobczak N.: Wettability and reactivity between molten aluminium and selected oxides. Solid State Phenomena 101-102 (2005) 221÷226.
• [6] Fahrenholtz W. G., Ewsuk K. V., Loehman R. E., Tomsia A. P.: Formation of structural intermetallics by reactive metal penetration of Ti and Ni oxides and aluminates. Met. Mater. Trans. 27A (1996) 2100÷2104.
• [7] Zhu H. X., Abbaschian R.: In-situ processing ofNiAl-alumina composites by thermite reaction. Mater. Sci. Eng. A282 (2000) 1÷7.
• [8] Morgiel J., Sobczak N., Pomorska M., Radziwiłł W., Nowak R., Kudyba A., Wojewoda-Budka J.: TEM investigation of reaction zone formed between molten Al and CoO monocrystalline substrate. J. Microsc. 237 (3) (2010) 299÷303.
• [9] Wojewoda-Budka J., Sobczak N., Morgiel J., Nowak R.: TEM characterization of the reaction products formed in Al-Cu/SiO2 couples due to high temperature interaction. J. Mater. Sci. 47 (24) (2012) 8464÷847l.
• [10] Wojewoda-Budka J., Sobczak N., Onderka B., Morgiel J., Nowak R.: Interaction between liquid aluminium and yttria substrate-microstructure characterization and thermodynamic considerations. J. Mater. Sci. 45 (8) (2010) 2042÷2050.
• [11] Nowak R., Sobczak N., Sienicki E., Morgiel J.: Structural characterization of reaction product region in Al/MgO and Al/MgAl2O4 systems. Solid State Phenomena 172-174 (2011) 1273÷1278.
• [12] Wojewoda-Budka J., Sobczak N., Morgiel J., Nowak R.: Reactivity of molten aluminium with polycrystalline ZnO substrate. J. Mater. Sci. 45 (16) (2010) 4291÷4298.