Kompozyty metaliczne wytwarzane metodą mechanicznej syntezy — przykład układu Al-Mg-ZrSi2

• Autorzy: Błaż L. , Kula A. , Sugamata M. , Kaneko J.

Warianty tytułu

EN

Mechanically alloyed composites and Al-Mg-ZrSi2 example

• Konferencja: VII Konferencja Naukowa "Odkształcalność metali i stopów" 27--30 listopada 2007
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono skrótowy przegląd badań lekkich kompozytów metalicznych na osnowie Al i stopu Al-Mg wytwarzanych w ramach współpracy badawczej Nihon University w Tokio i Akademii Górniczo-Hutniczej. Od 1998 roku prowadzone są badania kompozytów zawierających 8÷19 % tlenków metali ze szczególnym uwzględnieniem wpływu temperatury na strukturę i własności materiału. Reakcja chemiczna w podwyższonej temperaturze może spowodować redukcję tlenków (Me-O) i zmiany struktury prowadzące do utworzenia tlenków aluminium lub złożonych faz Al(Mg)-O. Wyróżniono dwie podstawowe grupy kompozytów: (1) materiały, w których zredukowany metal (Me) jest praktycznie nierozpuszczalny w osnowie, oraz (2) materiały, w których uwolniony Me tworzy fazy międzymetaliczne z metalem osnowy. Istotnym problemem w produkcji kompozytów jest porowatość pojawiająca się przede wszystkim w wyniku reakcji chemicznej zależnie od lokalnej zmiany objętości składników i produktów reakcji w stanie stałym. W poszukiwaniu nowych składników umacniających kompozyty zwrócono uwagę na inne związki metali, które nie powodują nadmiernego utleniania osnowy, tak jak w wyniku redukcji tlenków. Wstępne badania zostały przeprowadzone dla kompozytu Al(Mg)-ZrSi2. Stwierdzono, że reakcja chemiczna między składnikami podczas wyżarzania lub odkształcania w podwyższonej temperaturze nie prowadzi do nadmiernych zmian silnie rozdrobnionej struktury materiału. Wielkość obserwowanych w osnowie dyspersyjnych tlenków typu Al-Mg-O nie ulega praktycznie zmianie nawet po przetopieniu kompozytu.

EN

Brief overview through research work on light-metal based composites developed at Nihon University, Tokyo and tested at AGH — University of Science and Technology according to bilateral research cooperation program is presented. Since 1998 a number of experiments were performed on aluminum and aluminum-magnesium based composites containing 8÷10 % other metal oxides in order to test the effect of temperature on the material structure and properties. Chemical reaction between the composite components at high enough temperature result in reduction of Me-oxides and development of very fine Al- and Al(Mg)-oxides within the matrix. In general, two groups of composites were distinguished: (1) composites containing Me-elements that are insoluble in Al-matrix and (2) composites containing Me-elements that create Al-Me or Al-Mg-Me intermetallics. Material porosity was found to depend on local volume contraction during chemical reaction as well as following intermetallic grains growth and related contraction/expansion effect. Searching for new hardening components was undertaken in order to select oxygen-free hardening components that avoid excessive oxidation of the matrix that result from chemical reaction at high temperature. Preliminary experiments were performed on Al(Mg)-ZrSi2 composite. It was observed that heavy refined structure of mechanically alloyed composite was practically unchanged during annealing even if some structural processes from chemical reaction between components were observed. Very fine Al(Mg)-O particles, that developed in the composite matrix, were practically stable in their size even if the material was re-melted above the matrix liquidus temperature.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt metaliczny; mechaniczna synteza; stopy aluminium; fazy międzymetaliczne; mikroskopia elektronowa prześwietleniowa, skaningowa; mikroanaliza strukturalna

EN

metal composites; mechanical alloying; aluminum alloys; intermetallics; TEM; STEM; EDX

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2007
• Tom: R. 52, nr 11
• Strony: 823--828
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Błaż L.

autor

Kula A.

autor

Sugamata M.

autor

Kaneko J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Bibliografia

• 1. Błaż L., Kaneko J., Sugamata M., Kamei R.: Structural features of mechanically alloyed Al-PbO and Al-PbO-WO3 composites. Mater. Sci. Eng. 2003, t. A349, s. 111.
• 2. Błaż L., Kaneko J., Sugamata M., Tumidajewicz M.: Wpływ temperatury na strukturę kompozytów Al-WO3 i Al-PbO-WO3 wytworzonych metodą mechanicznego stopowania. Mat. Konf. Nauk. „Metale Nieżelazne 2002”, Wydaw. AGH, Wydz. Metali Nieżelaznych, Kraków, 2002, s. 139÷150.
• 3. Seimiya K., Sugamata M., Błaż L., Kaneko J.: Structures and properties of P/M materials of Al.-Mg-oxide (GeO2, SnO2, PbO) systems processed by mechanical alloying. Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy 2006, t. 53, s. 899÷908.
• 4. Kaneko J., Sugamata M., Błaż L., Kamei R.: Aluminum Low Melting Metal Alloys Prepared by Mechanical Alloying with Addition of Oxide. Key Engineering Materials 2000, t. 188, s. 73÷82.
• 5. Kaneko J., Sugamata M., Błaż L., Kamei R.: Aluminum Based Materials Containing Low Melting and High Melting Metals Produced by Mechanical Alloying with Addition of Metal Oxides. Materials Science Forum 2002, t. 396÷402, s. 161÷166.
• 6. Błaż L., Sierpinski Z., Tumidajewicz M., Kaneko J., Suga-mata M.: Structures and hot deformation of Al-V2O5 mechanically alloyed composite. Journal of Alloys and Compounds 2004, t. 378, s. 343÷346.
• 7. Błaż L., Kaneko J., Sugamata M.: Microstructural Evolution in Mechanically Alloyed Al.-Heavy-Metal oxide composites. Materials Chemistry and Physics 2003, t. 81, s. 387.
• 8. Błaż L., Kaneko J., Sugamata M., Sierpinski Z., Tumidajewicz M.: Structure evolution in annealed and hot deformed Al-V2O5 composite. Materials Science and Techology, 2004, t. 20, s. 1639÷1644.
• 9. Błaż L., Kaneko J., Sugamata M., Sierpinski Z., Tumidajewicz M.: Structural aspects of annealing and hot deformation of AlNb2O5 mechanically alloyed composite. Materials Science and Technology 2005, t. 21, s. 715÷721.
• 10. Fuji H., Akiyama H., Kaneko J., Sugamata M., Błaż L.: Al-Sc Master Alloy Prepared by Mechanical Alloying of Aluminum with Addition of Sc2O3. Mater. Trans. JIM 2003. t. 44, s. 1049.
• 11. Yamazaki A., Kaneko J., Sugamata M., Błaż L.: Mechanical Alloying of Magnesium and Mg-Al Alloy with Addition of MnO2 and Fe2O3 Materials Science Forum 2003, t. 419÷422, s. 829÷836.
• 12. Kaneko J., Yamazaki A., Sugamata M., Błaż L.: Synthesis of Magnesium-Particulate Composite by Thermomechanical Pro-cessing (Intern. Conf. THERMEC 2003) Materials Science Fo-rum, 2003, t. 426÷432, s. 1965÷1970.
• 13. Błaż L.: Cechy strukturalne i właściwości kompozytów uzyskanych metodą mechanicznej syntezy aluminium i tlenków metali. Hutnik 2004, nr 7-8, s. 320÷323.
• 14. Błaż L.: Kompozyty wytwarzane metodą mechanicznej syntezy aluminium i tlenków metali. Rudy Metale 2005, t. 50, nr 1, s.24÷32.
• 15. Błaż L., Kaneko J., Sugamata M., Sierpinski Z., Tumidajewicz M.: Annealing and hot deformation of Al-based composite hardened with niobium oxide dispersions. Archives of Materials Science 2005, t. 26, nr 1-2, s. 73÷78.
• 16. Kula A., Błaż L., Kaneko J., Sugamata M.: Effect of annealing temperature on the structure of mechanically alloyed Al-Mg-Nb2O5 composite. Proc. Intern. Seminar on „Problems of modern techniques in aspect of engineering and education”, edit. Pedagogical University and Institute of Technology, Cracow — Białka Tatrzańska 2006, s. 67÷71.
• 17. Wu J. M., Li Z. Z.: Nanostructured composite obtained by mechanically driven reduction reaction of CuO and Al powder mixture. Journal of Alloys and Compounds, 2000, t. 9, s. 299.
• 18. Kim D. G., Kaneko J., Sugamata M.: Structures and properties of Mechanically Alloyed Aluminum-Transition Metal Oxide (V2O5, Nb2O5, Ta2O5) Powders and their P/M Materials. Journ. Japan Inst. Metals 1993, t. 57, s. 1325.
• 19. Kim D. G., Kaneko J., Sugamata M.: Preferential Oxidation of Mg in Mechanically Alloyed Al-Mg-O Based Systems. Mater. Trans. JIM 1995, t. 36, s. 305.