Effect of Magnesium Addition on Properties of Al-Based Composite Reinforced with Fine NiO Particles

• Autorzy: Zygmunt-Kiper M. , Błaż L. , Sugamata M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0071

Warianty tytułu

PL

Wpływ dodatku Mg na właściwości kompozytu na osnowie Al umocnionego dyspersyjnymi czątkami NiO

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An Al(Mg)-NiO composite was manufactured using combined mechanical alloying (MA) and powder consolidation methods that yielded well-consolidated and very-fine grained bulk material. Compression tests at 293 K – 773 K revealed high mechanical properties of the material. Preliminary annealing at 823 K/6 h was found to result in the flow stress reduction at 573 K – 773 K. However, the effect of preliminary annealing on the flow stress value was relatively low for Al(Mg)-NiO if comparing to similar tests performed for the Al-NiO composite. Structural observations revealed very-fine grained structure of both as-extruded and annealed Al(Mg)-NiO composites. The chemical reaction between the composite matrix and reinforcements (NiO) at sufficiently high temperatures resulted in fine grains and spinel-type particles’ development. With respect to the similarly produced Al-NiO composite, a magnesium addition was found to intensify chemical reaction between Al(Mg)-based matrix and NiO particles. As result, fine Al₃Ni particles were observed in both hot-extruded material and Al(Mg)-NiO samples annealed at 823 K/6 h.

PL

Kompozyt Al(Mg)-NiO wytworzono metodą mechanicznej syntezy stosując mielenie składników proszkowych i mechaniczną konsolidację uzyskanego proszku kompozytowego w procesie prasowania próżniowego i wyciskania „na gorąco”. Uzyskano jednorodny materiał charakteryzujący się dużym rozdrobnieniem składników strukturalnych. Próby ściskania w temperaturze 293 K – 773 K wykazały wysokie własności mechaniczne kompozytu. Wyżarzanie próbek w 823 K / 6 godz. spowodowało nieznaczne obniżenie wartości naprężenia uplastyczniającego w zakresie 573 K – 773 K, jednakże w znacznie mniejszym stopniu niż w porównywanym przypadku kompozytu nie zawierającego dodatku magnezu (Al-NiO), który opisano we wcześniejszej pracy. Obserwacje struktury wyjściowych próbek kompozytowych i próbek wyżarzonych w 823 K / 6 godz. wykazały zmiany strukturalne wywołane reakcją chemiczną między osnową kompozytu (Al-Mg) a dyspersyjnymi cząstkami zbrojenia (NiO), której skutkiem jest utworzenie silnie dyspersyjnych wydzieleń tlenków typu spinelu, oraz submikronowych ziarn typu Al₃Ni. W porównaniu z kompozytem Al-NiO, dodatek magnezu powoduje zwiększenie szybkości reakcji chemicznej, która przejawia się utworzeniem ziarn fazy międzymetalicznej Al₃Ni zarówno w materiale wyjściowym – wyciskanym „na gorąco” – jak również w próbkach wyżarzonych w 823 K / 6 godz.

Słowa kluczowe

EN

mechanical alloying; Al-Mg-NiO; metal matrix composite; nanocrystalline material; powder processing; powder consolidation; solid-state chemical reaction; SEM; STEM; TEM

PL

synteza mechaniczna; Al-Mg-NiO; kompozyt z osnową metalową; materiał nanokrystaliczny; mielenie proszków; konsolidacja proszków; półprzewodnikowa reakcja chemiczna; SEM; STEM; TEM

• 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. 2
• Strony: 431--435
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Zygmunt-Kiper M.

• AGH – University of Science and Technology, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Błaż L.

• AGH – University of Science and Technology, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Sugamata M.

• Nihon University, 1-2-1 Izumi-Cho, Narashino 275-8575, Japan

Bibliografia

• [1] D. G. Kim, J. Kaneko, M. Sugamata, Preferential oxidation of Mg in mechanically alloyed Al-Mg-O based systems, Materials Transactions JIM 36, 305-311 (1995).
• [2] J. Kaneko, M. Sugamata, L. Błaż, R. Kamei, Aluminum Based Materials Containing Low Melting and High Melting Metals Produced by Mechanical Alloying with Addition of Metal Oxides, Materials Science Forum 396-402, 161-166 (2002).
• [3] L. Błaż, J. Kaneko, M. Sugamata, R. Kamei, Structural features of mechanically alloyed Al-PbO and Al-PbO-WO3 composites, Materials Science and Engineering A349 , 111-119 (2003).
• [4] H. Fuji, H. Akiyama, J. Kaneko, M. Sugamata, L. Błaż, Al-Sc Master Alloy Prepared by Mechanical Alloying of Aluminum with Addition of Sc2O3 , Materials Transactions 44, 049-1052 (2003).
• [5] L. Błaż, J. Kaneko, M. Sugamata, Z. Sierpinski, M. Tumidajewicz, Structure evolution in annealed and hot deformed Al-V2O5 composite, Materials Science and Techology 20, 1639-1644 (2004).
• [6] L. Błaż, Z. Sierpinski, M. Tumidajewicz, J. Kaneko, M. Sugamata, Structures and hot deformation of Al-V2O5 mechanically alloyed composite, Journal of Alloys and Compounds 378, 343-346 (2004).
• [7] M. Zygmunt-Kiper, L. Błaż, M. Sugamata, Effect of temperature on the structure and mechanical properties of mechanically alloyed Al-NiO composite submitted for publication in Archives of Metallurgy and Materials.
• [8] A. Yamazaki, J. Kaneko, M. Sugamata, L. Błaż, Mechanical Alloying of Magnesium and Mg-Al Alloy with Addition of MnO2 and Fe2O3 , Materials Science Forum 419-422, 829-836 (2003).
• [9] J. Kaneko, A. Yamazaki, M. Sugamata, L. Błaż, Synthesis of Magnesium-Particulate Composite by Thermomechanical Processing, Materials Science Forum 426-432, 1965-1970 (2003).
• [10] K. Seimiya, M. Sugamata, L. Błaż, J. Kaneko, Structures and properties of P/M materials of Al-Mg-oxide (GeO2, Sn2, PbO) systems processed by mechanical alloying, Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy 53, 12, 899-908 (2006).
• [11] A. Kula, L. Błaż, J. Kaneko, M. Sugamata, Effect of annealing temperature on the structure and mechanical properties of mechanically alloyed AlMg-Nb2O5 and AlMg-ZrSi2 composites, Journal of Microscopy 237, 421-426 (2010).
• [12] A. Kula, L. Błaż, M. Sugamata, J. Kaneko, L. Gorka, J. Sobota, G. Wloch, Structure and properties of P/M material of AlMg-SiO2 system processed by mechanical alloying S. Richter, A. Schwedt (Eds.): Proceedings EMC 2008, Vol. 2: Materials Science, 453-454 (2008).
• [13] M. Zygmunt-Kiper, L. Błaż, M. Sugamata, Effect of annealing on structure and mechanical properties of mechanically alloyed Al(Mg)-B2O3 composite, Rudy i Metale Nieżelazne R57, 2, 76-83 (2012).
• [14] L. Błaż, J. Kaneko, M. Sugamata, Z. Sierpinski, M. Tumidajewicz, Structural aspects of annealing and hot deformation of AlNb2O5 mechanically alloyed composite, Materials Science and Technology 21, 715-721 (2005).
• [15] L. Błaż, J. Kaneko, M. Sugamata, Z. Sierpinski, M. Tumidajewicz, Annealing and hot deformation of Al-based composite hardened with niobium oxide dispersions, Archives of Materials Science 26, 1-2, 73-78 (2005).