Struktura kompozytów Al-(TiB2+Al2O3)p wytwarzanych metodą in situ

• Autorzy: Zyska A. , Braszczyńska-Malik K.N.

Warianty tytułu

EN

Structure of the Al-(TiB2+Al2O3)p composites produced by in situ method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań strukturalnych i rentgenowskich kompozytów aluminiowych wytwarzanych metodą syntezy z tlenków. Fazy zbrojące TiB2 i Al2O3 otrzymano, stosując trzy mieszanki proszków reaktywnych: Al-TiO2-B2O3, Al-TiO2-B, Al-Ti-B2O3. Wykonano obliczenia termodynamiczne zmiany entalpii swobodnej reakcji chemicznych mogących występować w procesie syntezy i oszacowano skład poszczególnych mieszanek na podstawie przebiegu prognozowanych reakcji. Kompozyty in situ, o jednakowym udziale fazy zbrojącej 15% wag., wytwarzano w temperaturze 1323 K, następnie mieszano mechanicznie w temperaturze 923 K i prasowano pod naciskiem 50 MPa. Badania strukturalne i rentgenowskie wykazały, że w dwóch układach reaktywnych: Al-TiO2-B2O3, AI-TiO2-B proces syntezy faz zbrojących nie został w pełni zrealizowany. W strukturze kompozytu otrzymanego z mieszanki Al-TiO2-B2O3 występowały duże wydzielenia nieprzereagowanego substratu - B2O3 - oraz faza tytanowa Al3Ti. Kompozyt wytworzony z układu Al-TiO2-B charakteryzował się małą ilością cząstek zbrojących oraz obecnością faz pośrednich Al3Ti i AlB2. Prawidłowy przebieg syntezy cząstek TiB2 i Al2O3 stwierdzono w układzie Al-Ti-B2O3. Uzyskano tylko pożądane fazy zbrojące o wielkości rzędu 1-5 [mikro]m równomiernie rozmieszczone w całej objętości osnowy.

EN

The results of structural and X-ray examination of aluminium composites produced of powder mixes with the reinforcing phase synthetized of oxides have been presented. The TiB2 and Al2O3 reinforcement has been generated by using three types of reactive powder mixes: Al-TiO2-B2O3, Al-TiO2-B, Al-Ti-B2O3. Thermodynaniic calculations concerning the free enthalpy change for chemical reactions possible to proceed in these systems have been performed (Table 1, Fig. 1) and the composition of individual mixes has been estimated on the basis of the predicted reaction courses (Table 2). The in situ composites with the same percentage of the reinforcing phase (15 wt.%) have been produced in the temperature of 1323 K, then subjected to mechanical mixing at 973 K and next to the applied pressure of 50 MPa. Structural and X-ray analyses have revealed that the process of the reinforcing phase generation have not been fully realized in two of the reactive sysytems i.e. where Al-TiO2-B2O3, AI-TiO2-B mixes have been applied. Large inclusions of unprocessed B203 substrate have been found along with Al3Ti phase (Fig. 2, 3) in the stucture of composite made of the Al-TiO2-B2O3 mix. Despite the fact, the reinforcement achieved in this composite is relatively evenly distributed in the matrix volume, and the size of the reinforcing particles is of the order 1-3 [micro]m. The composite obtained from the Al-TiO2-B system is characterized by a small quantity of the reinforcing particles and the presence of intermediate phases Al3Ti and AlB2 (Figs. 4, 5). The reinforcement is dispersed throughout the matrix volume and found mainly inside the grains of aluminium phase. The proper reaction course for generating TiB2 and Al2O3 particles has been stated for Al-Ti-B2O3 system. Only the desired reinforcing phases evenly distributed throughout the matrix volume have been obtained, their particle size being of the order of 1-5 [micro]m (Figs. 6, 7).

Słowa kluczowe

PL

kompozyt metalowy; cząstki ceramiczne; metoda in situ; mikrostruktura

EN

metal matrix composites; ceramic particles; in situ method; microstructure

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 4, nr 11
• Strony: 336--340
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zyska A.

• Politechnika Częstochowska, Katedra Odlewnictwa, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Braszczyńska-Malik K.N.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Merzhanov A.G., Karyuk G.G., Borovinskaya I.P., Prokudina V.A., Dyad’ko E.G., Sov. Powder Metall. Met. Ceram. 1981, 20, 709.
• [2] Ma Z.Y., Li J.H., Luo M., Ning X.G., Lu Y.X., Bi J., Zhang Y.Z., Scripta Metall. Mater. 1994, 31, 635.
• [3] Ma Z.Y., Bi J., Lu Y.X., Shen H.W., Gao Y.X., Composites Interface 1993, 1, 287.
• [4] Gotman I., Koczak M.J., Shtessel E., Mater. Sci. Eng. 1994, A187, 189.
• [5] Kuruvilla A.K., Prasad K.S., Bhanuprasad V.V., Mahajan Y.R., Scripta Metall. Mater. 1990, 24, 873.
• [6] Nakata H., Choh T., Kanetake N., J. Mater. Sci. 1995, 30, 1719.
• [7] Davies P.J., Kellie J.L.F., Wood J.V., UK Patent No. 2, 257985A, ASM, Paris, September 1992.
• [8] Kellie J., Wood J.V., Mater. World 1995, 3, 10.
• [9] Chen Y., Chung D.D.L., J. Mater. Sci. 1995, 30, 4609.
• [10] Fraś E., Janas A., Kolbus A., Acta Metall. Slov. 2001, 7, 186.
• [11] Sahoo P., Koczak M.J., Mater. Sci. Eng. 1991, A144, 37.
• [12] Chu C.X., Wu R.J., Zhang G.D., J. Mater. Sci. Technol. 1996, 12, 365.
• [13] Davies P.J., Kellie J.L.F., Wood J.V., Key Eng. Mater. 1993, 77/78, 357.
• [14] Fraś E., Janas A., Kolbus A., Kompozyty (Composites) 2001, 1, 1, 23.
• [15] Fraś E., Janas A., Kolbus A., Kompozyty (Composites), 2002, 2, 4, 171.
• [16] Lu L., Lai M.O., Chen F. L., Acta Materialla. 1997, 45, 10, 4297.
• [17] Tjong S.C., Ma Z.Y., Mater. Sci. Eng. 2000, 29, 49.