Synteza stopu Nb-18%Al metodą mechanicznego stopowania.

• Autorzy: Dymek S. , Dollar M. , Wróbel M.

Warianty tytułu

EN

Synthesis of Nb-18%Al alloy by mechanical alloying method.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym celem pracy była próba zastosowania mechanicznego stopowania do wytworzenia stopu Nb-Al. Skład chemiczny stopu został tak dobrany, aby w gotowym produkcie otrzymać materiał dwufazowy (oprócz dyspersyjnej fazy tlenkowej): plastyczny roztwór stały aluminium w niobie oraz międzymetaliczną fazę Nb3Al. Obecność fazy plastycznej miała w założeniu przyczynić się do zahamowania rozprzestrzeniania się pęknięć w, z natury kruchej, fazie międzymetalicznej. Proszki niobu o czystości 99,8% i ziarnistości ok. 45 mikrometrów oraz aluminium o czystości 99,9% i ziarnistości również ok. 45 mikrometrów zostały zmieszane w proporcjach 82% at. Nb i 18% at. Al, a następnie poddane mechanicznemu stopowaniu w laboratoryjnym artritorze typu Szegvari w atmosferze argonu przy kontrolowanej zawartości tlenu na poziomie poniżej 10 ppm. Całkowity czas mielenia wynosił 86 godzin. Próbki proszków do analizy pobierano po 5, 10 i 20 godzinach oraz po zakończeniu procesu. Zmiany w morfologii mielonych proszków badano za pomocą mikroskopu skaningowego, a rentgenowską analizę fazową przeprowadzono przy użyciu promieniowania CoK alfa. Początkowo obserwowano wzrost średniego wymiaru cząstek, przy równoczesnej zmianie ich kształtu z nieregularnego na płatkowy. Dyfraktogramy rentgenowskie obserwowanych proszków wykazywały silną zależność od czasu procesu. Linie pochodzące od aluminium, chociaż znacznie słabsze niż w materiale wyjściowym, były obecne po 5 godzinach, lecz zanikały całkowicie po 10 godzinach procesu. Ze wzrostem czasu mielenia, piki rentgenowskie stawały się szersze, a ich intensywność malała. W końcowej, przesianej, próbce po 86 godzinach mielenia stwierdzono obecność fazy amorficznej. Przejawiało się to w postaci szerokiego maksimum dla kątów 2 Teta ok. 27 stopni, nie występującego dla innych wariantów. Fazy międzymetaliczne Nb3Al oraz Nb2Al wydzielały się z roztworu stałego dopiero podczas konsolidacji proszków.

EN

The main goal of this study was attempt to employ by mechanical alloying to produce Nb-Al alloy. The Nb-rich alloy composition was selected in order to receive the ductile niobum solid solution (Nbss) phase in the final, equilibrium state. This ductile phase was believed to prevent crack propagation in the consolidated alloy and thus to improve its ductility and toughness. Elemental powders of niobum (99.8% pure and -325 mesh) and aluminium 99.9% pure and -325 mesh) were used as starting materials. These powders were mixed to give the nominal compositions of 82% Nb and 18% Al (atomic percent). Mechanical alloying was carried out in a Szegvari laboratory attritor mill in an argon atmosphere with the controlled oxygen level reduced to less than 10 ppm. The total milling time was 86 hours. During the course of milling, powder samples were taken out after 5, 10 and 20 hours, which allowed characterization of the powder morphology and the progress of the mechanical alloying process. The changes in particle morphology during milling were examined using a scanning electron microscope and the phase analysis was performed in a X-ray diffractometer with CoK alpha, radiation. initially particles' size increased and their appearance changed from the regular one to the flaky shape. X-ray diffraction patterns of the examined powders as a function of milling time are presented. Peaks from Al, though much weaker than in the starting material, were still present after 5 hours of milling but disappeared completly after 10 hours of milling. With increasing milling time, the peaks became broader and their intensities decreased. Formation of an amorphous phase was observed after 86 hours of milling. This was deduced from a diffuse halo observed at the 2 Theta angle of about 27 degrees. Intermetallic phases Nb3Al and Nb2Al were found in the consolidated material only.

Słowa kluczowe

PL

synteza; niob; aluminium; stop; mechaniczne stapianie; plastyczność; wiązkość; proszek; pęknięcie; atritor typu Szegvari; faza amorficzna

EN

synthesis; niobum; aluminium; alloy; mechanical alloying; ductility; toughness; powder; crack; Szegvari laboratory attritor; amorphous phase

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 1999
• Tom: R. XX, nr 1
• Strony: 12--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys.

Twórcy

autor

Dymek S.

• Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie

autor

Dollar M.

• Illinois Institute of Technology, MMAE, Chicago, USA

autor

Wróbel M.

• Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, Kraków

Bibliografia

• 1. Benjamin S.: Fundamentals of Mechanical Alloying, Mechanical Alloying, Materials Science Forum, 88-90, red. P.H. Singu, str. 1, (1992)
• 2. Groza J.R., Tracy M. J. H.: Mechanically Alloyed Nb3Al Intermetallic for, Structural Applications. 2nd Int. Conf. on Structural Applications of Mechanical Alloying, red. deBarbadillo J. J., Froes F. H., Schwarz R., str. 327 (1993)
• 3. Hellstem E., Schultz L., Bormann R., Lee D.: Phase Formation in Mechanically Alloyed Nb-Al. Powders, Appl. Phys. Lett., 53, str. 1399, (1988)
• 4. Oleszak D., Burzynska-Szyszko M., Matyja H.: Structural Changes During Mechanical Alloying of Elemental Al-Ti, Al-Nb and Ti-Si Powders, J. of Mater. Sci. And Letters, 12, str. 3 , (1993)
• 5. Peng Z., Suryanarayana C., Froes F. H.: Synthesis of Niobium Aluminides by Mechanical Alloying, Matenały 2nd Int. Conf. on Structural Applications of Mechanical Alloying, red. de Barbadillo J. J., Froes F. H., Schwarz R ., str. 335 (1993)