PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Wysokotemperaturowa synteza kształtek Al-Cr w polu mikrofalowym

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
EN
The high-temperature synthesis of Al-Cr perform in microwave field
Języki publikacji
PL
Abstrakty
PL
Opracowano metodę wytwarzania materiałów kompozytowych umacnianych porowatymi kształtkami ze związków międzymetalicznych Al-Cr. Sprasowaną na zimno mieszaninę proszków Al i Cr w stosunku stechiometrycznym od 7:1 do 1:1 w formie cylindrycznych próbek nagrzewano w komorze mikrofalowej. Energia z magnetronu było przesyłana falowodem i za pomocą stroika skupiana na próbce w osłonie argonowej. Po zainicjowaniu samorozwijającej wysokotemperaturowej syntezy (SHS) pole mikrofalowe wyłączano, a reakcja obejmowała całą próbkę. Analiza przebiegu syntezy na podstawie krzywych temperatury pokazała, że ze wzrostem zawartości Cr reakcja osiągała wyższą temperaturę, w krótszym czasie uwalniała się większość energii, występował wyraźny skok temperatury. Przy niesprzyjających warunkach syntezy, odbiegających od warunków przemiany adiabatycznej, w próbce pozostała część nieprzereagowanego proszku Cr. Wokół tych cząstek tworzyła się wyraźna otoczka z około 50% wag. zawartością Cr. Z postępem reakcji czysty chrom powoli przechodził w otoczkę, która ostatecznie zanikała. Wytworzone kształtki zbudowane były ze związków Al-Cr, na powierzchni których występowały drobne wydzielenia. Jednorodna struktura z dostateczną porowatością otwartą nadawała się do nasycenia ciekłym stopem aluminium. Pomimo spotykanej w niektórych przypadkach porowatości w strukturze kompozytów wstępne próby przyniosły zadowalające rezultaty i potwierdziły możliwość umacniania odlewów związkami międzymetalicznymi.
EN
Production method for composite materials reinforced with Al-Cr intermetallic compounds was elaborated. At the beginning proper amount of metallic powders were mixed to make specimens with stoichiometric ratio of Al to Cr ranges from 7:1 to 1:1. Next using cold isostatically pressure (CIPed) cylindrical specimens with a diameter of 23-mm and a height of 4.5 mm were prepared. The specimens were placed in microwave chamber to carry out sef-propagating high temperature synthesis. Quartz tube with flowing argon protected specimens from atmosphere and oxidization. Microwave energy was transferred from magnetron via standard waveguide and with the help of tuner focused on the specimen. After initiating high-temperature synthesis magnetron was turned off and reaction spread through entire specimen. Alumina blanket partly insulated reacted material, which were ignited by SiC susceptor. Using one-color optical pyrometer Raytek, model Marathon MM with 0.6 mm spot in diameter, profile of temperature during synthesis were measured and recorded. Due to the low exothermic character of the reaction synthesizing Al-Cr intermetallic compounds, cylindrical specimens were preheated to about 870 K. Analyze of profile for different compositions and stoichiometric ratio revealed that with increasing of Cr powder content maximum temperature is higher and heat from exothermic reaction is liberated in a shorter time. In specimens containing smaller amount of Cr, with stoichiometric ratio 7:1, propagation front was unstable and moved with two temperature gradient stops. Microscopic observation of fracture revealed porous morphology with rounded Al-Cr compound covered by small cuboid particles. In some cases when adiabatic conditions was not reached and heat leak rate was too high, cores of Cr particles were surrounded by layer of other Al-Cr compound. This layer was enriched by ca. 50% wt. of Cr. EDS analysis confirmed original concentration of chromium in the centre, which decreased toward outer perimeter. During synthesis enriched layer consumes Cr cores and spreads over external area with smaller Cr content. In order to synthesize Cr with Al completely, material should be insulated or higher amount of chromium powder embedded in aluminum matrix. Some of the synthesized materials with regular morphology and sufficiently open porosity were infiltrated with casting aluminum alloy. Using direct squeeze casting method and typical processing parameters, casting was reinforced with intermetallic structure. It confirmed usefulness of preforms and reduces their natural brittleness.
Słowa kluczowe
PL
EN
Czasopismo
Rocznik
Strony
236--241
Opis fizyczny
Bibliogr. 22 poz., rys.
Twórcy
autor
autor
Bibliografia
  • [1] Moor J.J., Feng H.J., Combustion synthesis of advanced materials: part I, Reaction Parameters, Progress in Materials Science 1995, 39, 243-273.
  • [2] Mossino P., Some aspects in self-propagating high-temperature synthesis, 2004, 30, 311-332.
  • [3] Jokisaari J.R., Bhaduri S., Bhaduri S.B., Microwave activated combustion synthesis of titanium aluminides, Materials Science & Engineering 2005, A394, 385-392.
  • [4] Siores E., Rego D.Do., Microwave applications in materials joining, Journal of Materials Processing Technology. 1995, 48, 1-4 January 15, 619-625.
  • [5] Agrawal Dinesh K., Microwave processing of ceramics, Current Opinion in Solid State & Materials Science 1998, 3, 5, October, 480-485.
  • [6] Zhou Shuangjie, Hawley Martin C, A study of microwave reaction rate enhancement effect in adhesive bonding of polymers and composites, Composite Structures 2003, 61,4, September, 303-309.
  • [7] Thostenson E.T., Chou T.-W., Microwave processing: fundamentals and applications, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing (Incorporating Composites and Composites Manufacturing) 1999, 30, 9, September, 1055-1071.
  • [8] Cheng Jiping, Agrawal Dinesh, Roy Rustum, Jayan P.S., Continuous microwave sintering of alumina abrasive grits, Journal of Materials Processing Technology 2000, 108, 1, December 1, 26-29.
  • [9] Gupta M., Wong W.L.E., Enhancing overall mechanical performance of metallic materials using two-directional microwave assisted rapid sintering, Scripta Materialia 2005, 52, 479-483.
  • [10] Duangduen Atong, Clark D., Ignition behavior and characteristic of microwave-combustion synthesized A12O3, TiC powders, Ceramics International 2004, 30, 1909-
  • [11] Audier M, Durand-Charre M., Laclau E., Klein H., Phase equilibria in the Al-Cr system, Journal of Alloys and Com-pounds 1995, 220, 225-230.
  • [12] Gruszko B., Kowalska-Strzeciwilk B., Przepiorzynski B., Surowiec M., Investigation of the Al-Cr g-range, Journal of Alloys and Compounds 2005, 402, 98-104.
  • [13] Gruszko B., Przepiorzynski B., Kowalska-Strzeciwilk E., Surowiec M., New phase in the high-Al region of Al-Cr, Journal of Alloys and Compounds 2006, 402, L1-L4.
  • [14] Vojtech D., Vemer J., Serak J., Simenacik F., Balog M., Nagy J., Properties of thermally stable PM Al-Cr based alloy, Materials Science and Engineering 2007, A458, 371-380.
  • [15] Torralba J.M., Lancau V., Martinez M.A., Velasco F., P/M aluminium matrix composite reinforced with (AlCr2)p, Journal of Material Science Letters 2000, 19, 1509-1512.
  • [16] Muhammad Rostom Ali, Atsushi Nishikata, Tooru Tsuru, Electrodeposition of aluminium-chromium alloys from AICI3-BPC melt and its corrosion and high temperature oxidation behaviors, Electrochimica Acta 1997, 42, 2347-2354
  • [17] Creus J., Billard A., Sanchette F., Corrosion behaviour of amorphous Al-Cr and Al-Cr-(N) coatings deposited by dc magnetron sputtering on mild steel substrate, Thin Solid Films 2004, 466, 1-9.
  • [18] Faraoun H., Aourag H., Esling C, Seichepine J.L., Coddet C, Elastic properties of binary NiAl, NiCr and AlCr and ternary Ni2AlCr alloys from molecular dynamic and Abinitio simulation, Computational Materials Science 2005, 33, 184-191.
  • [19] Naplocha K., Praca doktorska, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1999.
  • [20] Jokisaari J.R., Bhaduri S., Bhaduri S.B., Microwave activated combustion synthesis of titanium aluminides, Materials Science and Engineering 2005, A394, 385-392.
  • [21] Yeh CL., Sung W.Y., Combustion synthesis of Ni3Al intermetallic compound in self-propagating mode, Journal of Alloys and Compounds 2004, 384, 181-191.
  • [22] Morsi K., Review: reaction synthesis processing of Ni-Al intermetallic materials, Materials Science and Engineering 2001, A299, 1-15.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BAR9-0001-0043
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.