Mielenie proszków w wysokiej temperaturze – nowe możliwości znanej technologii

• Autorzy: Kaszuwara W. , Michalski B.

Warianty tytułu

EN

High temperature milling – new opportunities of the well-known method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Mielenie jest podstawową metodą modyfikacji rozkładu wielkości i kształtu cząstek proszków oraz ich właściwości. Od wielu lat proces mielenia jest wykorzystywany do syntezy nowych materiałów (tzw. mechaniczna synteza stopów). Obszerna literatura, którą poświęcono tej tematyce prezentuje ogromne możliwości kształtowania mikrostruktury materiałów przez mielenie. Obecnie w warunkach mielenia prowadzi się reakcje chemiczne, znane są publikacje na temat mielenia z wyładowaniem elektrycznym, a ostatnio wiele prac poświęca się mieleniu w niskiej temperaturze. Przegląd literatury na temat mielenia prowadzi jednak do wniosku, że dotychczas nie prowadzono systematycznych prac nad mieleniem w podwyższonej i wysokich temperaturze. Istnieją pojedyncze prace na ten temat i dotyczą raczej temperatury względnie niskiej. Wynika to w dużym stopniu z trudności technicznych realizacji takiego procesu – zapewnienie odpowiedniej temperatury i atmosfery ochronnej w warunkach dynamicznego ruchu pojemnika z proszkiem. Prace autorów przeprowadzone dotychczas nad procesami mielenia w wysokiej temperaturze pozwoliły na określenie podstawowych cech (wad i zalet) tego procesu i możliwości jego zastosowania do kształtowania materiałów. Podwyższenie temperatury mielenia ma wpływ przede wszystkim na wielkość cząstek uzyskanego proszku (rys. 2). W metalach mielenie w temperaturze wyższej od temperatury rekrystalizacji prowadzi do dużego rozrostu cząstek proszku. W proszkach ceramicznych obserwowano raczej silniejsze rozdrobnienie przy wzroście temperatury. Mielenie w wysokiej temperaturze jest szczególnie przydatne do otrzymywania drogą mechanicznej syntezy faz, które nie powstają w czasie mielenia w temperaturze pokojowej z powodu amorfizacji proszku. Stosując mielenie w podwyższonej temperaturze oraz różne jego połączenia z mieleniem w temperaturze pokojowej, uzyskano w jednej operacji nanokrystaliczne stopy magnetycznie twarde Nd-Fe-B, wychodząc od mikrokrystalicznych materiałów odlewanych (rys. 3÷5). Materiały Nd-Fe-B zawierające fazę Nd2Fe14B, udało się również otrzymać w jednej operacji w procesie mechanicznej syntezy stopów (rys. 6). Doświadczenia nabyte w czasie prac pozwalają wstępnie określić możliwe obszary zastosowań oraz ograniczenia mielenia materiałów w wysokiej temperaturze.

EN

Milling is the basic method of modifying the particle size distribution, shapes, and properties of powders. The milling process has long been used for producing new materials (known as the mechanical synthesis of alloys). The abundant literature devoted to this subject shows enormous possibilities of the milling process to modify the microstructure of materials. At the present, the milling process often also involves chemical reactions or is assisted with electric discharge. Recently numerous papers have been published reporting on milling conducted at low temperatures. Not many papers have however reported on systematic studies concerning milling at elevated and high temperatures – only a few such papers are available, but they are rather concerned with relatively low temperatures. This is probably associated in a great measure with the technical problems faced in the realization of this process, such as e.g. to ensure the appropriately high temperature and a proper protective atmosphere under the conditions when the powder container is in dynamic motion. The studies on high-temperature milling conducted by the present author thus far permitted describing the basic features (drawbacks and advantages) of this process and defining the possibilities of its use for forming materials. An increase of the milling temperature primarily affects the size of the particles of the processed powder (Fig. 2). In metals, milling at temperatures higher than the recrystallization temperature results in the powder particles growing up. In ceramic powders, the grains undergo refinement with increasing milling temperature. High-temperature milling is especially suitable for producing, by the mechanical synthesis, such phases that do not form during milling conducted at room temperature since e.g. the powder becomes amorphous. In the present experiments, milling at elevated temperatures, and its various combinations with milling at room temperature, permitted us to produce, during a single operation, nanocrystalline magnetically hard Nd-Fe-B alloys starting from cast microcrystalline materials (Fig. 3÷5). We also managed to produce, during a single operation, the Nd-Fe-B materials containing the Nd2Fe14B phase, using the mechanical synthesis of alloys (Fig. 6). The experience gained during these studies enable us to define preliminarily the possible areas of application of the hightemperature milling of materials and also to indicate the limitations in the use of this process.

Słowa kluczowe

PL

magnesy Nd-Fe-B; mielenie w podwyższonej temperaturze; nanomateriały

EN

Nd-Fe-B magnets; elevated temperature milling; nanomaterials

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 6
• Strony: 535--538
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Kaszuwara W.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska, Warszawa

autor

Michalski B.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska, Warszawa

Bibliografia

• [1] Benjamin J. S.: Mechanical alloying. Sci. Amer. 234 (1976) 40.
• [2] Zghal S., Twesten R., Fang Wu, Bellon P.: Electron microscopy nanoscale characterization of ball milled Cu-Ag powders. Part II: Nanocomposites synthesized by elevated temperature milling or annealing. Acta Materialia 50 (2002) 4711÷4726.
• [3] Fang Wu, Dieter Isheim, Pascal Bellon, DaVidN. Seidman: Nanocomposites stabilized by elevated-temperature ball milling ofAg50Cu50 powders: An atom probe tomographic study. Acta Materialia 54 (2006) 2605÷2613.
• [4] Calka A., Wexler D.: Mechanical milling assisted by electrical discharge. Nature 419 (2002) 147÷151.
• [5] Miazga A., Konopka K., Kaszuwara W.: Charakterystyka proszków Al2O3-Ni po mieleniu w podwyższonej temperaturze. XXXIX Szkoła Inżynierii Materiałowej, Kraków-Krynica, 27-30.09.201 1 _
• [6] Kaszuwara W., Michalski B.: Otrzymywanie materiałów magnetycznie twardych Nd-Fe-B w procesie mielenia W podwyższonych temperaturach. Inżynieria Materiałowa 1 (2011) 9÷12.
• [7] Kaszuwara W., Michalski B.: High temperature milling - new method of processing Nd-Fe-B powders. IX Latin Americam Workshop on Magnetism, Magnetic Materials and their Applications, 25-29.07.2010, Manizales, Kolumbia.
• [8] Kaszuwara W., Michalski B.: Magnetic properties of Nd12Fe82B6 and Nd14Fe80B6 powders obtained by high temperature milling. Acta Physica PolonicaA 121 (1) (2012) 89÷91.
• [9] Kaszuwara W., Michalski B.: Processing the Nd-Fe-B powders by high temperature milling. Materials Letters 79 (2012) 188÷190.
• [10] Kaszuwara W., Michalski B., Orlowski P.: High-coercivity Nd-Fe-B powders obtained by high-temperature milling. IEEE International Magnetic Conference INTERMAG, 6-12.05.2012, Vancouver, Kanada.

Uwagi

PL

Praca finansowana przez Narodowe Centrum Nauki, projekt nr N N507 475537.