Wpływ wyżarzania na strukturę i własności kompozytu Al(Mg)-B2O3 wytworzonego metodą mechanicznej syntezy

• Autorzy: Zygmunt-Kiper M. , Błaż L. , Sugamata M.

Warianty tytułu

EN

Effect of annealing on structure and mechanical properties of mechanically alloyed Al(Mg)-B2O3 composite

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano cechy strukturalne i własności kompozytu na osnowie stopu aluminium-magnez umocnionego dodatkiem tlenku boru, wytworzonego metodą mechanicznej syntezy składników. Badania strukturalne wykazały niewielką porowatość wyciskanego "na gorąco" materiału kompozytowego oraz silne rozdrobnienie składników strukturalnych. Nanometryczne cechy struktury przyczyniły się do uzyskania wysokiej twardości i wysokich własności mechanicznych materiału kompozytowego. Ze względu na chemiczną reaktywność składników kompozytu stwierdzono, że wyżarzanie w temperaturze 550 [stopni] C/168 godz. prowadzi lokalnie do reakcji chemicznej i tworzenia się silnie dyspersyjnych wydzieleń nowych faz, takich jak tlenki magnezu, węgliko-borki aluminium. Pomimo długotrwałego wyżarzania w wysokiej temperaturze i reakcji chemicznej między składnikami, mikrotwardość kompozytu nie uległa istotnej zmianie, utrzymując się w zakresie wartości 123-140 HV. Testy wysokotemperaturowego ściskania kompozytu Al(Mg)-B2O3 wykazały wysokie wartości naprężenia uplastyczniającego, znacznie przekraczające porównywalne wielkości dla przykładowych innych wysoko wytrzymałych materiałów na osnowie aluminium. Wadą kompozytu Al(Mg)-B2O3 jest skłonność do rozdzielania się skonsolidowanych ziaren proszku kompozytowego (pękania) podczas próby spęczania w temperaturze 20-300 [stopni]C w zastosowanym zakresie odkształcenia do [epsilon]t - 0,4. W warunkach podwyższonej temperatury odkształcania materiał wykazuje znacznie większe możliwości odkształcenia plastycznego bez zniszczenia próbki, co wskazuje na potencjalne możliwości przeróbki plastycznej kompozytu w podwyższonej temperaturze. Stwierdzone doświadczalnie utrzymanie silnie dyspersyjnej struktury kompozytu w warunkach działania wysokiej temperatury gwarantuje utrzymanie wysokich własności mechanicznych kształtowanego wyrobu.

EN

Mechanical alloying and powder metallurgy procedures were used for manufacturing Al(Mg)-B2O3 composite. An aluminum powder and the addition of 7.66 wt % Mg and 5.46 wt % B2O3 powders were milled in argon atmosphere for 30 h using Attritor mill. A few percentage addition of methanol was used to protect the sintering of milled powders. Received composite powders were compressed in AA6065 can under 100 ton press. As compressed powders were vacuum degassed at 400 [degrees]C and extruded by means of KOBO method. Rods of 7 mm in diameter were extruded without preheating of the charge using extrusion ratio [lambda] = 19. Transmission electron microscopy (TEM) observations revealed a very fine grained structure of the composite. Distribution of alloying elements was practically uniform, however, the analysis of boron was unattainable at used energy dispersive X-ray analysis method (EDS). A low porosity and a heavy refined structure of the material was found to result in high hardness of the composite. The material hardness was remained within 123-140 HV in spite of the longterm annealing at 500-550 [degrees]C. TEM analyses revealed the effect of the chemical reaction between basic components of the composite, which resulted in the development of new structural components such as MgO and Al3BC fine particles. Hot compression tests at 20-500 [degrees]C were performed using constant true strain rate 5-10-3 s-1. Samples deformed at 20-300 [degrees]C were fractured because of the splitting of the composite powder granules. However, the samples deformed at higher temperature range were deformed up to et - 0.4 without the material fracture. The last statement provides promising expectation for a successful processing of the material at high enough temperature to receive desired shape of the product. Moreover, remaining of nano-sized structure of the hot deformed and/or annealed material guarantees very high mechanical properties of the product.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty metaliczne; mechaniczna synteza; odkształcanie wysokotemperaturowe; kompozyty na osnowie aluminium

EN

aluminum composites; metallic composites; mechanical alloying; high temperature deformation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 57, nr 2
• Strony: 76--83
• Opis fizyczny: Bibliogr 15 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Zygmunt-Kiper M.

autor

Błaż L.

autor

Sugamata M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Katedra Struktury i Mechaniki Ciała Stałego, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Bochniak W., Korbel A.: KOBO‐type forming: forging of metals under complex conditions of the process. Journal of Materials and Processing Technology, 2003, nr 134, s. 120-134.
• 2. Bochniak W., Marszowski K., Korbel A.: Theoretical and practical aspects of the production of thin‐walled tubes by the KOBO method. Journal of Materials Processing Technology, 2005, nr 169, s. 44-53.
• 3. Benjamin J. S.: Fundamentals of Mechanical alloying. Materials Science Forum, 1992, nr 88-90, s. 1-18.
• 4. Suryanarayna C.: Mechanical alloying and milling. Progress In Materials Science, 2001, nr 46, s. 1-184.
• 5. Błaż L.: Kompozyty wytwarzane metodą mechanicznej syn‐tezy aluminium i tlenków metali. Rudy Metale 2005, t. 50, nr 1, s. 24-32.
• 6. Kula A., Błaż L., Kaneko J., Sugamata M.: Effect of annealing temperature on the structure and mechanical properties of mechanically alloyed AlMg–Nb2O5 and AlMg–ZrSi2 composites. Journal of Microscopy, 2010, t. 237, nr 3, s. 421-426.
• 7. Błaż L., Kaneko J., Sugamata M., Sierpiński Z., Tumidajewicz M.: Structural aspects of annealing and hot deformation of Al‐Nb2O5 mechanically alloyed composite. Materials Science and Technology 2005, t. 21, nr 6, s. 715-721.
• 8. Błaż L., Kula A., Sugamata M., Kaneko J.: Kompozyty metaliczne wytwarzane metodą mechanicznej syntezy przykład układu Al‐Mg‐ZrSi2. Rudy Metale 2007, t. 52, nr 11, s. 823-828.
• 9. Kaneko J., Sugamata M., Akiyama H.: Mechanically Alloyed P/M Composites of Al.‐Mg‐Silicide and Al‐Mg‐Oxide Systems. Materials Science Forum,2007, nr 539-543, s. 854-859.
• 10. Kim D. G, Kaneko J., Sugamata M.: Preferential oxidation of Mg in mechanically alloyed Al‐Mg‐O based systems. Materials Transactions, JIM,1995, t. 36, nr 2, s. 305-311.
• 11. Kubota M., Cizek P.: Synthesis of Al3BC from mechanically milled and spark plasma sintered Al–MgB2 composite materials. Journal of Alloys and Compounds,2008, nr 457, s. 209-215.
• 12. Kubota M., Cizek P., Rainforth W. M.: Properties of mechanically milled and spark plasma sintered Al‐15 at. % MgB2 composite materials. Composites Science and Technology, 2008, nr 68, s. 888-895.
• 13. Kubota M., Kaneko J., Sugamata M.: Properties of mechanically milled and spark plasma sintered Al–AlB2 and Al–MgB2 nanocomposite materials. Materials Science and Engineering, 2008, nr A475, s. 96-100.
• 14. Blaz L., Sugamata M., Kaneko J., Sobota J., Wloch G., Bochniak W., Kula A.: Structure and properties of 6061 + 26 mass % Si aluminum alloy produced via coupled rapid solidification and KOBO‐extrusion of powder. Journal of Materials Processing Technology, 2009, nr 209, s. 4329-4336.
• 15. [Praca niepublikowana].