Wpływ procedury badań oraz utleniania podłoża niklowego na zwilżanie w układzie Al/Ni

• Autorzy: Siewiorek A. , Sobczak N. , Kudyba A.

Warianty tytułu

EN

Effect of testing conditions and oxidation on wetting behaviour in Al/Ni system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono badania kinetyki zwilżania w temperaturze 700°C, w próżni dla układów typu kropla/podłoże, gdzie kropla czyste aluminium (99,999%), podłoże pastylki Ni (99,8%) i Ni[sup]ox (utlenione w temperaturze 200°C w czasie 2 godzin). Zastosowano dwie procedury badawcze: wspólne nagrzewanie badanej pary materiałów (CH) oraz osobne nagrzewanie badanej pary materiałów przy jednoczesnym oczyszczaniu kropli metalu z powłoki tlenkowej (CP). Poprzeczne przekroje próbek po badaniach zwilżalności poddano obserwacjom strukturalnym na mikroskopie świetlnym i skaningowym mikroskopie elektronowym w celu wyjaśnienia struktury granic rozdziału AI/Ni oraz AI/Ni[sup]ox, a także morfologii powstających faz. Stwierdzono obecność charakterystycznych dla danych faz wydzieleń, tj. rombowych AI3Ni oraz nieregularnych wydzieleń fazy AI3Ni2. Otrzymane próbki AI/Ni poddano badaniom wytrzymałości na ścinanie, a także wykonano na nich pomiary mikrotwardości poszczególnych faz. Stwierdzono, że grubość Strefy Produktów Reakcji (SPR) powstałej na skutek oddziaływania w próbkach AI/Ni[sup]ox, jest mniejsza, natomiast jej wytrzymałość na ścinanie jest większa w porównaniu do próbek AI/Ni. Wartość naprężenia ścinającego wynosi 63,1 MPa dla AI/Ni[sup]ox (CH) oraz tylko 33,9 MPa dla AI/Ni (CP).

EN

The wettability tests were carried out under a vacuum at 700°C in the drop/substrate couples, where drop is pure aluminium (99.999%), substrate - Ni (99.8%) and Ni[sup]ox (oxidized). Test were carried out using two different testing procedures: classical sessile drop method coupled with contact heating of the same AI/Ni couple (CH) and capillary purification method, where primary oxide film is removed from the surface of liquid aluminum (CP). After wettability tests, cross - sections of the samples were observed using optical microscope and SEM in order to observe phase boundaries of AI/Ni and AI/Ni[sup]ox couples and its phase morphology. The presence of characteristic phases of rhombic AI3Ni and irregular phase AI3Ni2 were observed. Tests of shear strength (push-off shear tests) and microhardness measurements of the phases were also performed. It was found that arose after contact with aluminum products of the reaction zone (RPR) on the oxidized nickel substrate is thinner than on the substrates unoxidized. Couple AI/Ni with a thin and compact RPR (reaction product region) resulting from the influence of Ni with a drop in the method of CH obtained after settling of the Al drop by CH in the oxidized nickel substrate is also the most resistant to shearing of the tested systems. The value of shear stress in this case is 63.1 MPa, and for the system Al on unoxidized nickel substrate obtained by the CP is only 33.9 MPa.

Słowa kluczowe

PL

układ aluminium-nikiel; zwilżanie; mikrostruktura

EN

aluminium-nickel system; wettability; microstructure

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 50, z. 1
• Strony: 37--61
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Siewiorek A.

autor

Sobczak N.

autor

Kudyba A.

• Instytut Odlewnictwa, Centrum Badań Wysokotemperaturowych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Bibliografia

• 1. Sobczak J.: Kompozyty metalowe, Instytut Odlewnictwa - InstytutTransportu Samochodowego, Kraków - Warszawa, 2001
• 2. Górny Z., Sobczak J.: Nowoczesne tworzywa na bazie metali nieżelaznych, Kraków, 2005, ISBN 83-918918-1-X
• 3. Asthana R.: Solidification Processing of Reinforced Metals, Trans Tech Publications, 1998
• 4. Landry K., Kalogeropoulou S., Eustathopoulos N., Naidich Y, Krasovsky V.: Characteristic contact angles in the aluminium/vitreous carbon system, Scripta Materialia, 1996, Vol. 34, No. 6, pp. 841-846
• 5. Landry K., Kalogeropoulou S., Eustathopoulos N.: Wettability of carbon by aluminum and aluminum alloys, Mater. Sci. and Eng. A254, 1998, pp. 99-111
• 6. Sobczak N.: Effect of alloying elements on wettability and interfaces in aluminum-carbon system, Proc. EMRS Conf. Light Alloys and Composites, Zakopane, Poland, 1999, pp. 341-350
• 7. Sobczak N.: Improvement of wetting in metal/ceramic systems, in “Interfacial Science in Ceramic Joining”, NATO ASI Series, 3. High Technology, vol. 58, edited by A. Bellosi, T. Kosmac, and A.P. Tomsia, Kluwer Academic Publishers, 1998, pp. 27-42
• 8. Sobczak N., Asthana R.: The influence of metallic coatings on the structure, wetting and mechanical strength of ceramic/metal interfaces, in Elevated Temperature Coatings: Science and Technology - IV, Edited by N.B. Dahotre, J. Hampikian, and J. Morral, TMS, 2001, pp. 233-246
• 9. Sobczak N., Oblakowski J., Nowak R., Kudyba A., Radziwill W.: Interaction between liquid aluminium and NiO crystals, Journal of Materials Science 40, 2005, pp. 2313-2318
• 10. Asthana R., Rohatgi P.K.: A study of metal-ceramic wettability in SiC-Al using dynamic meltinfiltration of SiC. Key Eng. Mater. 1993; 79-80: 47-62
• 11. Ip S.W., Sridhar R., Toguri J.M., Stephenson T.F., Warner A.E.M.: Wettability of nickel coated graphite by aluminum. Mat. Science and Engineering A244, 1998, pp. 31-38
• 12. Sobczak N., Singh M. and Asthana R.: High-temperature wettability measurements in ceramic-metal systems - some methodological issues, Current Opinion in Solid State& Materials Science, 2006, Vol. 9, pp. 241-253
• 13. Sobczak N., Nowak R., Radziwiłł W., Budzioch J., Glenz A.: Experimental Complex for Investigation of High-Temperature Behaviour of Molten Metals in Contact with Refractory Materials, Materials Science and Engineering, A495, 2008, pp.43-49. ASTRA Reference Book, IENI, Report, Oct. 2007
• 14. Singleton M.F., Murray J.L. and Nash P.: Binary Alloy Phase Diagrams,1990
• 15. Sobczak J., Sobczak N., Wojciechowski A., Pietrzak K., Rudnik D.: Atlas struktur kompozytów metalowych, Instytut Transportu Samochodowego, Warszawa, 2004
• 16. Sobczak N., Książek M., Radziwiłł W., Stobierski L., Mikułowski B.: Trans. JWRI, Japan 2001, Special Issue 30, pp. 125-130
• 17. Sobczak N., Asthana R., Radziwill W., Nowak R. and Kudyba A.: The role of aluminium oxidation in the wetting-bonding relationship of Al/oxide couples, Archives of Metallurgy and Materials, 52[1], 2007, pp. 55-65
• 18. Sobczak N., Kudyba A., Nowak R., Radziwill W., Pietrzak K.: Factors affecting wettability and bond strength of solder joint couples, Pure and Applied Chemistry, 2007, vol. 79, No 10, pp. 1755-1769