Identyfikatory
Warianty tytułu
Synthesis of the "in situ" Al-TiC and Cu-Ti composites by using the reactive gas
Języki publikacji
Abstrakty
W pracy opisano metodę syntezy TiC w aluminium i miedzi, która wykorzystuje przedmuchiwanie metali za pomocą metanu jako gazu reaktywnego w celu otrzymywania kompozytów in situ. Przedstawiono teoretyczne podstawy syntezy i kinetyki tworzenia się węglików tytanu w ciekłych stopach aluminium-tytan oraz miedź-tytan z uwzględnieniem reakcji na powierzchni rozdziału ciało stałe-ciecz, obejmujące zarodkowanie i wzrost cząstek TiC. Badania strukturalne przeprowadzono z wykorzystaniem mikroskopu optycznego oraz dyfrakcji rentgenowskiej. Wykazano, że w skład struktury otrzymanych kompozytów wchodzą węgliki tytanu rozmieszczone w przestrzeniach międzydendrycznych o przeważających wymiarach od 1 do 4 mikrometra w przypadku stopów z miedzią oraz około 2 mikrometry w przypadku stopów z aluminium. Badania wykazały także obecność Al4C3, Al3Ti oraz CuTi odpowiednio w stopach na bazie aluminium i miedzi. Stwierdzono, że udział objętościowy wzmacniających cząstek TiC w kompozytach zależy od zawartości tytanu oraz czasu syntezy węglika. Przedstawiony proces syntezy węglika tytanu w osnowie aluminium i miedzi może posłużyć jako ekonomicznie uzasadniona metoda otrzymywania kompozytów typu MMC.
The present work undertaken to a novel "in situ" process in which reactive gas (methane) injection were used to synthesis of fine TiC particles in aluminium and copper matrix. A comprehensive kinetic mechanism of "in situ" TiC synthesis, which includes a solid-liquid interface reaction between the carbon particles and Al-Ti, Cu-Ti melts and multiple nucleation and growth of TiC from melt was proposed. Microstructures of the experimental materials were comprehensively characterized by optical microscopy and X-ray diffraction. The tipical ingot metallurgy microstructures exhibit aggregates of TiC particles segregated generally at alpha-Al and alpha-Cu dendritic boundaries and consisting of fine particles of 1 to 4 and 2 micrometers in size, respectively for copper and aluminium alloys. Microstructural analysis demonstrated also the presence of Al4C3 and Al3Ti in Al-based composites and Cu3Ti in Cu-based composites. It has been shown that the volume fraction of reinforcement is limited by the time of synthesis and content of Ti in melt. The synthesis process of TiC in aluminium and copper matrix is envisioned as commercially viable technique for continuous processing of cost effective metal matrix composites.
Słowa kluczowe
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
48--55
Opis fizyczny
Bibliogr. 16 poz., rys.
Twórcy
autor
- Wydział Odlewnictwa, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków
autor
- Wydział Odlewnictwa, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków
autor
- Wydział Odlewnictwa, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków
autor
- Wydział Odlewnictwa, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków
- Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Odlewnictwa, Kraków
Bibliografia
- [1] Fraś E.: In Situ Composites. In Cast Composites, Ed. International Committee of Foundry Technical Associacion. CIATF. (1995), s. 23-28
- [2] Fraś E., Guzik E., Kapturkiewicz W., Lopez H.: Processing and Microstructure of Investment Casting Turbine Blade NITAC In situ Composite, Journal of Material Engineering and Perfomance, v. 5. No. 1, (1996), s. 103-110
- [3] Zuhair A. Munir and Umbeno Anselmi-Tamburini.: Self-Propagation Exotermic Reactions: The Synthesis of High-Temperature Materials by „ Combustion. in Materials Science Reports 3, Elsevier Science Publishers B.V. North-Holland. Amsterdam. (1989). s. 279-365
- [4] Westwood A. R. C.: Materials for Advanced Studies and Devices, Metallurgical Transactions B. ,.v. 19B, (1988). s. 155-164
- [5] Lee A. K.: Sanches Caldera J. E., Suh N. P.: Liquid-metal mixing process tailors MMC microstructure. Advanced Materials & Processes. v. 8, (1992), 31-33
- [6] Urquhan A. W.: Novel Reinforced Ceramics and Metals: a Review of Composite Technologies, Materials Science and Engineering, v. A l44, (1991).s.75-82
- [7] Khatri S., Koczak M.: Formation of TiC „in situ" Processed Composites via Solid-gas, Solid-liquid and liquid gas reaction in molteen Al-Ti Materials Science Engineering v. A162 (1993) 153-162
- [8] Lloyd D.J.: Particie reinforced aluminium and magnesium matrix composite. International Materials Reviews, v. 39, No 1, (1994), s. 1-76
- [9] Kubaschewski O., Evan E.: Metallurgical Thermochemistry, Metal Physics and Physical Metallurgy v. 1. Pergamon Press. Oxford. 1955
- [10] Sahoo P., Koczak J. M.: Analisis of in situ formation of titanium carbide in aluminium alloys. Materials Science Engineering, v. 44, (1991), s. 37-44
- [11] Janas A.: Podstawy wytwarzania kompozytu Al-TiC i ocena jego wybranych właściwości mechanicznych, praca doktorska. AGH, Kraków 1998
- [12] Coltters R. G.: Review Paper. Thennodynamics of binary matallic carbides, A Review of Material Science and Engineering. v. 76, (1985), s. 1-50
- [13] Rapp R. A., Zheng Xue Jm.: Thermodynamic consideration of grain refinement of aluminium alloys by titanium and carbon, Metallurgical Transactions A., v. 22A. (1991), s. 3071 -3076
- [14] Dorward R. C.: Discussion of „coments on the solubility of carbon in molten aluminium". Metallurgical Transactions. v. 21 A, (1990), s. 255-257
- [15] Mondolfo R.: Aluminium alloys structure and properties, Butterworths. London, ( I 979 ).
- [16] Yoshiaki Iijima, Kazutomo Hoshino. Ken-lchi Hirano, Diffusion of titanium in copper. Metallurgical Transactions A, v.8A, (1977), s. 997-1001.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BOS1-0010-0023
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.