Metaliczne kompozyty amorficzno-nanokrystaliczne

• Autorzy: Dutkiewicz J. , Maziarz W. , Lityńska-Dobrzyńska L. , Rogal Ł. , Kanciruk A. , Kovačova A.

Warianty tytułu

EN

Metallic amorphous nanocrystalline composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Proszek amorficzny o składzie stopu Ni60Ti20Zr20 (% at.) uzyskano poprzez mielenie w wysokoenergetycznym młynie kulowym z proszków czystych pierwiastków. Tworzenie struktury amorficznej obserwowano już po 10 godzinach mielenia, a po 40 godzinach dyfrakcja rentgenowska wykazała obecność struktury w pełni amorficznej. Jednakże badania w transmisyjnym mikroskopie wysokorozdzielczym pozwoliły na identyfikację w fazie amorficznej nanokrystalitów faz międzymetalicznych. Prasowanie jednoosiowe na gorąco w próżni proszków amorficznych z dodatkiem 20% wag. nanokrystalicznego proszku srebra (również po mieleniu w młynach kulowych) przy temperaturze poniżej temperatury krystalizacji Tx i ciśnieniu 600 MPa pozwoliło na uzyskanie litego kompozytu. Faza amorficzna (osnowa kompozytu) posiadała wysoką mikrotwardość (około 1000 HV), a nanokrystaliczne srebro o połowę mniejszą. Wytrzymałość na ściskanie kompozytu wynosiła 500 MPa przy 3% odkształcenia plastycznego, czyli znacznie lepiej jak dla masywnych stopów amorficznych. Obie fazy posiadały zbliżoną wartość modułu Younga, jakkolwiek pomiary w próbie ściskania dają wartości znacznie niższe. Badania mikrostruktury kompozytów dowiodły ich małej porowatości (poniżej 1%), równomiernego rozkładu fazy srebrnej oraz niewielkiej dyfuzji niklu, tytanu i cyrkonu do srebra w szerokiej na około 100 nm strefie granicy międzyfazowej. Nie obserwowano dyfuzji w kierunku fazy amorficznej.

EN

Amorphous powder of composition corresponding to Ni60Ti20Zr20 (in at. %) was obtained by ball milling in a high energy mills starting from pure elements. Formation of the amorphous structure was observed already after 10 hours of milling, while complete amorphisation occured after 40 hours. Transmission electron microscopy allowed to identify nanocrystalline inclusions of intermetallic phases of size 2+5 nm. Uniaxial hot pressing at temperature below the crystallization Tx it is 530° C and pressure of 600 MPa, of amorphous powders and nanocrystalline silver powders allowed to obtain composite, where amorphous phase microhardness is above 1000 HV and that of nanocrystalline silver 50% smaller. The nanocrystalline silver powder was prepared also by ball milling and the resulting grain size was measured using TEM at 20+50 nm. Compression strength of the composite measure using testing Instron machine of a high stiffness is equal only to 500 MPa (it is much lower than for bulk amorphous) but at 3% of plastic strain, it is much better plasticity than for bulk amorphous materials. Both phases have similar values of Young's modulus, however compression tests of composites gave much smaller values. Microstructure studies show low porosity of composites, less than 1%, uniform distribution of the silver phase and a small diffusion of nickel, titanium and zirconium toward silver, while the opposite diffusion toward the amorphous phase was insignificant. Future investigations will be directed toward lower porosity in order to improve strength and preserving good plasticity.

Słowa kluczowe

PL

mechaniczna synteza; konsolidacja; kompozyty amorficzno-nanokrystaliczne; TEM

EN

ball milling; vacuum hot pressing; metallic amorphous nanocrystalline composites; TEM

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 8, nr 3
• Strony: 220--224
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz. rys.

Twórcy

autor

Dutkiewicz J.

autor

Maziarz W.

autor

Lityńska-Dobrzyńska L.

autor

Rogal Ł.

autor

Kanciruk A.

autor

Kovačova A.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, ul. Reymonta 25, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• [1] Dutkiewicz J., Maziarz W., Lityńska L., Czeppe T., Kuśnierz J., Koćisko R., Molnarova M., Hot densification of ZrCuNiTiNb amorphous plus nanocrystalline iron composites from ball milled powders ISMANAM, Corfu, 2007, wysłane do druku w J. Less Common Metals.
• [2] Inoue A., Mechanical properties of Zr-based bulk glassy alloys containing nanoscale compound particles, Intermetallics 2000, 8, 455-468.
• [3] He G., Loser W., Eckert J., In situ formed Ti-Cu-Ni-Sn-Ta nanostructure-dendrite composite with large plasticity, Acta Materialia 2003, 51, 5223-5234.
• [4] Taek-Soo Kim, Jae-Young Ryu, Jin-Kyu Lee, Jung-Chan Bae, Synthesis of Cu-base/Ni-base amorphous powder composites, Materials Science and Engineering 2007 A, 449-451, 804-808.
• [5] Hu Ch.J., Lee P.Y., Formation of Cu-Zr-Ni amorphous powders with significant supercooled liquid region by mechanical alloying technique, Materials Chemistry and Physics 2002, 74, 13-18.
• [6] Lee P.Y., Lin Ch.K., Jeng I.K., Wang, Chen G.S., Characterization of Ni57Zr20Til8A15 amorphous powder obtained by mechanical alloying, Materials Chemistry and Physics 2004, 84, 358-362.
• [7] Dutkiewicz J., Massalski T.B., Search for Metallic Glasses in the Ag-Cu-Ge, Ag-Cu-Sb and Ag-Cu-Sb-Ge Systems, Metallurgical Transactions 1981, 12A, 773-778.
• [8] Park TG., Yi S., Kim D.H., Development of new Ni-based amorphous alloys containing no metaloid that have large undercooled liquid regions, Scripta Mater. 2000, 43, 109-114.
• [9] Banerjee S., Savalia R.T., Dey G.K., Glass formation and crystallisation in rapidly solidified zirconium alloys, Materials Science and Engineering 2001, A304-306, 26-33.
• [10] Dutkiewicz J., Jaworska L., Maziarz W., Czeppe T., Lej-kowska M., Kubićek M., Pastrńak M., Consolidation of amorphous ball milled Zr-Cu-Al and Zr-Ni-Ti-Cu powders, Journal of Alloys and Compounds 2007, 434-435, 333-335.
• [11] Dutkiewicz I, Kubicek M., Pastraak M., Maziarz W., Lej-kowska M., Czeppe T., Morgiel J., Structure Studies of Bali Milled ZrCuAl, NiTiZrCu and Melt Spun ZrNiTiCuAl Alloys Conference on Electron Microscopy, J. Microscopy 2006,223,268-271.
• [12] Oliver W.C., Pharr G.M., J. Mater. Res. 1992, 7, 1564