Effect of solidification conditions on microstructure of Ni3Al/C composite

• Autorzy: Janas A. , Olejnik E. , Kolbus A. , Kmita A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ warunków krystalizacji na mikrostrukturę kompozytu Ni3Al/C

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The influence of the solidification conditions on the microstructure of an Ni3Al/C composite, i.e. an engineering material in which the role of a lubricating phase, usually performed by reinforcing phases, is played by carbon, has been studied. When proper conditions are observed, a nickel-aluminium alloy composed in 87 wt. % of nickel and in 13 wt. % of aluminium, containing moreover carbon in an amount of 2.5 wt. %, forms in the solidification process a natural Ni3Al/C "in situ" composite. The composite matrix is nickel aluminide characterised by very interesting functional properties, particularly high strength at elevated temperatures. An inspiration to these studies was the surprisingly similar microstructure observed in different types of cast iron and in the fundamentally different, in regard to chemical composition, structure and microstructure, nickel - aluminium alloy. The aim of the present study was to evaluate the effect of the solidification conditions on the shape of the precipitates of graphite particles. The morphologies of the graphite phases were examined and their chemical composition was determined.

PL

W pracy przedstawiono wpływ warunków krystalizacji na mikrostrukturę kompozytu Ni3Al/C. W materiale tym osnowę stanowi aluminid niklu Ni3Al wykazujący atrakcyjne właściwości wytrzymałościowe w wysokich temperaturach, a fazą smarującą jest grafit. Do wytworzenia osnowy kompozytu wykorzystano nikiel i aluminium o udziale atomowym odpowiadającym stechiometrii fazy Ni3Al. Wytopy prowadzono w piecu próżniowym w atmosferze argonu. Fazę smarującą otrzymano wprowadzając do ciekłego stopu 2.5% wagowych grafitu. W celu zapewnienia różnych warunków krystalizacji przygotowane stopy odlewano do różnych form, tj. molochitowej, kokili chłodzonej na powietrzu, kokili chłodzonej ciekłym azotem. Jeden ze stopów pozostawiono w tyglu w celu uzyskania bardzo wolnej krystalizacji. Proces krzepnięcia stopów rejestrowano, wykorzystując standardową analizę termiczną. Przeprowadzone badania metalograficzne wykazały obecność w mikrostrukturze wydzieleń grafitu płatkowego i sferoidalnego oraz ich kombinacji. W przypadku dużych prędkości krystalizacji 25 i 100 K/s obserwowano w mikrostrukturze przewagę grafitu kulkowego. Mała prędkość chłodzenia 1 i 5 K/s sprzyjała krystalizacji grafitu płatkowego. Zaobserwowano również występowanie typowej eutektyki grafitowej przy prędkości 15 K/s.

Słowa kluczowe

EN

solidification; intermetallic phase; aluminides; in situ composite

PL

krystalizacja; faza międzymetaliczna; aluminidy; kompozyt in situ

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 11, nr 3
• Strony: 220--224
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Janas A.

autor

Olejnik E.

autor

Kolbus A.

autor

Kmita A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, ul. Reymonta 23, 30-059 Krakow, Poland,

Bibliografia

• [1] Dobrzański L.A., Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, WNT, Warszawa 2006.
• [2] Dobrzański L.A., Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe, WNT, Gliwice-Warszawa 2006.
• [3] Davis J.R., Nickel, Cobalt, and Their Alloys, ASM International 2000.
• [4] Fraś E., Janas A., Olejnik E., Kawalec M., Kolbus A., Morphology of graphite solidified in Ni3Al/C intermetallic, Archiwum Odlewnictwa, Gliwice 2010.
• [5] Kmita A., Janas A., Hutera B., Synthesis and evaluation of the structure of Ni3Al/C alloy, Metallurgy and Foundry Engineering 2009, 35, 2147-154.
• [6] Piaskowski J., Jankowski A., Żeliwo sferoidalne, WNT, Warszawa 1974.
• [7] Fraś E., Janas A., Kolbus A., Olejnik E., On the character of matrix-reinforcing particle „in situ” and „ex situ” composites, 29th Scientific Conference on occasion of Foundryman’s Day, Kraków 2005.
• [8] Janas A., Kmita A., The effect of graphite precipitates in Ni3Al/C composite on tribological properties, Archives of Foundry Engineering 2010, 10, 315-318.
• [9] Villars P., Calvert L.D., ASM International: Pearson's Handbook of Crystallographic Data for Intermetallic Phases, 2nd Edition, ASM International 1991.
• [10] Massalski T.B., Binary Alloy Phase Diagrams, ASM International 1990.