The structure and properties of composites based on silver and aluminium alloys strengthened with amorphous phase

• Autorzy: Dutkiewicz J. , Kukuła-Kurzyniec A. , Lityńska-Dobrzyńska L. , Ochin P.

Warianty tytułu

PL

Struktura i własności kompozytów na osnowie srebra oraz stopów aluminium wzmacnianych fazą amorficzną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Silver base composites intended for electric contact materials with additions of 20% of amorphous phases based on zirconium or nickel good glass formers were consolidated from ball-milled powders. The structure was investigated using X-ray diffraction and TEM. The consolidated samples show an increase in hardness with an amorphous phase addition which is of the order of 100 HV for 20% of the amorphous phase. SEM and TEM structure studies have shown a nanocrystalline grain size in silver after milling and nanocrystalline intermetallic inclusions in the amorphous phase after hot pressing. DSC studies have shown a crystallization peak, confirming amorphization of the powders. The composites have shown a similar loss of mass during 50 000 contact operations, like conventional Ag-W composites. Another type of additions used to form aluminum alloy base nanocomposites was the amorphous powder of the alloy Al10%Ni10%Ti10%Zr (in at.%). Almost complete amorphization was observed after 60 hours of milling. TEM investigations allowed us to identify nanocrystalline intermetallic phases in the milled powders. The microhardness of the powder was very high - near 500 HV. Similar to the other types of composites, some growth of aluminum solid solution grains was observed and only a slight increase in the size of intermetallic phases was noticed. The compression strength was slightly lower than for aluminum alloy based ceramic composites due to crack formation in the amorphous phase.

PL

Kompozyty na osnowie srebra do zastosowań na kontakty elektryczne wykonano drogą metalurgii proszków poprzez prasowanie na gorąco w próżni. Jako dodatki umacniające do nanokrystalicznego proszku srebra stosowano dodatek amorficznego proszku ze stopów o dużej skłonności do tworzenia szkła na osnowie cyrkonu lub niklu uzyskanych przez mielenie w młynkach kulowych. Twardość kompozytów wzrasta wraz z zawartością fazy amorficznej, które osiągają twardość 100 HV dla 20% fazy amorficznej. Badania strukturalne metodami TEM i SEM wykazały rozdrobnienie ziarna srebra w mielonym proszku, a ponadto w kompozytach z dodatkiem fazy amorficznej obserwowano manometryczne wydzielenia faz międzymetalicznych wewnątrz fazy amorficznej. Badania DSC wykazały krystalizację mielonych proszków amorficznych. Badania utraty masy podczas 50 000 cykli włączeniowych wykazały podobne właściwości jak konwencjonalnych materiałów Ag-W. Drugi badany rodzaj kompozytów z dodatkiem 34% wag. nanokrystalicznego stopu aluminium 7575 był również umacniany fazą amorficzną Al10%Ni10%Ti10%Zr (w % at.), uzyskaną poprzez mielenie w młynkach kulowych. Mikrotwardość frakcji amorficznej wynosiła 500 HV. Badania TEM kompozytów pozwoliły na identyfikację nanokrystalitów faz międzymetalicznych w osnowie amorficznej i pewien wzrost wielkości ziarna w stopie 7475. Uzyskano niższą wytrzymałość w próbie ściskania niż dla kompozytów na osnowie Al z dodatkiem fazy ceramicznej z uwagi na inicjację pęknięć w fazie amorficznej.

Słowa kluczowe

EN

amorphous/crystalline composites; mechanical alloying; powder hot pressing; TEM

PL

kompozyty amorficzno-krystaliczne; mechaniczna synteza; prasowanie proszków na gorąco; transmisyjna mikroskopia elektronowa

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 12, nr 1
• Strony: 44--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Dutkiewicz J.

autor

Kukuła-Kurzyniec A.

autor

Lityńska-Dobrzyńska L.

autor

Ochin P.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, PAS, ul. Reymonta 25, 30-059 Krakow, Poland,

Bibliografia

• [1] Jae-Chul Lee, Yu-Chan Kim, Jae-Pyoung Ahn, Hyoung Seop Kim, Acta Materialia 2005, 53, 129-139.
• [2] Taek-Soo Kim, Jae-Young Ryu, Jin-Kyu Lee, Jung-Chan Bae, Materials Science and Engineering A 2007, 449-451, 804.808.
• [3] Lee M.H., Park J.S., Kim J.-H., Kim W.T., Kim D.H., Materials Letters 2005, 59, 1042 1045.
• [4] Chang Kyu Kim, Sunghak Lee, Seung Yong Shin, Do Hyang Kim, Mater. Sci Eng. A, 2007, 449-451, 924-928.
• [5] Chang-Young Son, Chang Kyu Kim, Seung Yong Shin, Sunghak Lee, Mater. Sci. Eng. A 2009, 508, 15-22.
• [6] Huh M.Y., Park E.S., Kim H.J., Bae J.C., Mater. Sci. Eng. A 2007, 449-451, 916-919.
• [7] Lee J.H., Park E.S., Lee J.C., Huh M.Y., Kim H.J., Bae J.C., J. Alloys Comp. 2009, 483, 165-167.
• [8] Lee J.K., Lee M.H., Kim K.B., Intermetallics 2010, 18, 2019-2023.
• [9] Lee J.K., Kim K.B., Lee M.H., Kim T.S., Bae J.C., J. Alloys Comp. 2009, 483, 286-288.
• [10] Ashish Singh, Sandip P. Harimkar, J. Alloys Compd. 2010, 497, 121-126.
• [11] Kawamura Y., Mano H., Inoue A., Scripta Mater. 2001, 44 1599-1604.
• [12] Samanta A., Fecht H.-J., Mannac I., Chattopadhay P.P., Materials Chemistry and Physics 2007, 104, 434-438.
• [13] Dutkiewicz J., Maziarz W., Lityńska-Dobrzyńska L., Rogal Ł., Kanciruk A., Kovačova A., Kompozyty 2008, 8, 220-224.
• [14] Keil A., Werkstoffe fuer elektrische Kontakte, Expert Verlag GmbH, Wuertt 1984.
• [15] Wojtasik K., Missol W., Met. Powder Rep. 2004, 59, 34.
• [16] Findik F., Uzun H., Mater. Des. 2003, 24, 489.
• [17] Slade P.G., IEEE Trans. Comp. Hybrids Manuf. Technol. 1986, 9, 3.
• [18] Aslanoglu Z., Karakas Y., Ovecoglu M.L., Int. J. Powder Metal. 2000, 36, 35.
• [19] Dutkiewicz J., Maziarz W., Lityńska Dobrzyńska L., Rogal Ł., Góral A., Bidulska J., Kovacova A., Chemicke listy 2011, 105, 420-423.
• [20] C. Suryanarayana, A. Inoue, Bulk Metallic Glasses, CRC Press, Boca Baton, USA, 2011.
• [21] Samanta A., Fecht H.-J., Manna I., Chattopadhyay P.P., Materials Chemistry and Physics 2007, 104, 434-438.
• [22] Dutkiewicz J., Lityńska-Dobrzyńska L., Berent K., Woch M., Osadnik M., Solid State Phenomena, Trans Tech Publications, Proceedings EM2011, accepted for press.