Wytwarzanie oraz struktura kompozytu warstwowego tytan - fazy międzymetaliczne

• Autorzy: Konieczny M. , Mola R.

Warianty tytułu

EN

Synthesis and structure of titanium intermetallic layered composite

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Używając blachy tytanowej i folii miedzianej wytworzono kompozyt Ti-fazy międzymetaliczne, charakteryzujący się dobrym połączeniem warstw i bardzo nieznaczną porowatością. W wyniku reakcji syntezy zachodzących w temperaturze 900 °C i w czasie 30 minut warstwy miedzi kompletnie przereagowały z częścią tytanu i utworzyły fazy międzymetaliczne. Struktura kompozytu oraz rodzaj formowanych faz zależały od sposobu chłodzenia po zajściu reakcji syntezy. Badania z użyciem mikroskopu skaningowego i mikroanalizatora rentgenowskiego wykazały, że w kompozycie chłodzonym razem z piecem występują fazy: Ti2Cu, TiCu, Ti3Cu4, Ti2Cu3,TiCu4 oraz roztwór stały miedzi w tytanie (alfa). W kompozycie chłodzonym na powietrzu występuje struktura dendrytyczna, składająca się z faz: Ti2Cu, TiCu oraz nierównowagowej fazy TiCu2. W przypadku obu rodzajów kompozytów dominującą fazą jest TiCu.

EN

In this study, Ti-intermetallic layered composites have been fabricated by reaction annealing using Ti and Cu foils (Fig. 2). The copper layers were completely consumed by forming phases, therefore, the final mi-crostrucrure (well-bonded and almost fully dense) consisted of alternating layers of intermetallic phases and unreacted titanium (Fig. 3). The structure and phases composition of the composites after 30 minutes of heat treatment at 900 °C depended on cooling procedure. Microstructural investigations by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray microprobe analysis has shown that in furnace-cooled composites intermetallic compounds: Ti2Cu, TiCu, Ti3Cu4, Ti2Cu3, TiCu4 and solid solution copper in titanium (alfa) were formed (Figs 4, 5, 6 and 7). A dendritic structure was formed in air-cooled composites (Fig. 8). Investigations has shown that it contained phases: Ti2Cu, TiCu and TiCu2 (Fig. 9). The predominant part of the structure formed in the composites was TiCu phase. The formation of the TiCu phase was thermodynamically favoured over the formation of other phases (Tab. 1) and could be understood from the steps involved in another phases formation, which occur through a series of solid-liquid and solid state reactions.

Słowa kluczowe

PL

struktura kompozytu warstwowego; kompozyt Ti; fazy międzymetaliczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 6
• Strony: 898--901
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Konieczny M.

autor

Mola R.

• Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn,

Bibliografia

• [1] Peng X. K., Wuhrer R., Heness G., Yeung W. Y.: On the interface development and fracture behaviour of roll bonded copper/aluminium metal laminates, Journal of Materials Science, 34, (1999) 2029-2038
• [2] Yazar O., Ediz T., Ozturk T.: Control of macrostructure in deformation processing of metal/metal laminates, Acta Materialia, 53, (2005) 375-381
• [3] Carreno F., Chao J., Pozuelo M., Ruano O.: Microstructure and fracture properties of an ultrahigh carbon steel-mild steel laminated composites, Scripta Materialia, 48, (2003) 1135-1140
• [4] Zuo K. H., Jiang D. L., Lin Q. L., Zeng Y.: Improving the mechanical properties of Al2O3/Ni laminated composites by adding Ni particles in Al2O3 layers, Materials Science and Engineering, A443, (2007) 296-300
• [5] Dalgleish B., Trumble K., Evans A.: The strength and fracture of alumina bonded with aluminium alloys, Acta Metallurgica et Materialia, 37, (1989) 1923-1931
• [6] Hwu K., Derby B.: Fracture of metal/ceramic laminates I – transition from single to multiple cracking, Acta Materialia, 47, (1999) 529-543
• [7] Kim H. Y., Chung D. S., Hong S. H.: Reaction synthesis and microstructures of NiAl/Ni micro-laminated composites, Materials Science and Engineering A396, (2005) 376-384
• [8] Wang H., Han J., Du S., Northwood D. O.: Effects of Ni foil thickness on the microstructure and tensile properties of reaction synthesized multilayer composites, Materials Science and Engineering, A445-446, (2007) 517-525
• [9] Xu W. H., Meng X. K., Yuan C. S., Ngan A. H. W., Wang K., Liu Z. G.: The synthesis and mechanical property evaluation of Ni/Ni3Al microlaminates, Materials Letters, 46, (2000) 303-308
• [10] Xia Z., Liu J., Zhu S., Zhao Y.: Fabrication of laminated metal-intermetallic composites by interlayer in situ reaction, Journal of Materials Science, 34, (1999) 3731-3735
• [11] Peng L. M., Li H., Wang J. H.: Processing and mechanical behaviour of laminated titanium-titanium tri-aluminide (Ti-Al3Ti) composites, Materials Science and Engineering A406, (2005) 309-318
• [12] Alman D., Dogan C. P., Hawk J. A., Rawers J. C.: Processing, structure and properties of metal-intermetallic layered composites, Materials Science and Engineering A192-193, (1995) 624-632
• [13] Rawers J. C., Hansen J. S., Alman D. E., Hawk J. A.: Formation of sheet metal-intermetallic composites by self-propagating high-temperature reactions, Journal of Materials Science Letters, 13, (1994) 1357-1360
• [14] Mola R., Dziadoń A.: Formation of Al-intermetallic phases layered composite – growth of intermetallics at the Al-Ni, Al-Cu, Al-Fe and Al-Mg interface, 6-th European Conference of Young Research and Science Workers in Transport and Telecommunications, Słowacja – Žilina, (2005) 81-84
• [15] Harach D. J., Vecchio K. S.: Microstructure evolution in metal-intermetallic laminate (MIL) composites synthesized by reactive foil sintering in air, Metallurgical and Materials Transactions, 32A, (2001) 1493-1505
• [16] Dziadoń A., Konieczny M., Gajewski M.: Formowanie kompozytu warstwowego miedź-fazy międzymetaliczne drogą wysokotemperaturowej syntezy, II Szkoła Letnia Inżynierii Powierzchni, Kielce, (2001) 221-230
• [17] Dziadoń A., Konieczny M.: Structural transformations at the Cu-Ti interface during synthesis of copper-intermetallics layered composite, Kovové Materiály-Metallic Materials, 1, (2004) 42-50
• [18] Konieczny M.: Laminar copper-intermetallics composite – generation and properties, Kompozyty, 4, (2006) 52-55
• [19] Alloy Phase Diagrams, ASM Handbook, Ed. ASM International, 3, (1992) 180
• [20] Kaczyński J.: Tytan, WNT, Warszawa (1961) 124
• [21] Konieczny M.: Processing and microstructural characterisation of Ti-intermetallic phases layered composite, Journal of Materials Science (2007) (w druku)
• [22] Choi Y., Mullins M. E., Wijayatilleke K., Lee J. K.: Fabrication of metal matrix composites of Ti-C-Al through self-propagating synthesis reaction, Metallurgical and Materials Transactions, 23A, (1992) 2387-2392
• [23] Lee W. C., Chung S. L.: Ignition phenomena and reaction mechanisms of the self-propagating high temperature synthesis reaction in the titaniumcarbon-aluminium system, Journal of American Ceramic Society, 80, (1997) 53-61
• [24] Munir Z. A.: Self-propagation exothermic reactions: the synthesis of hightemperature materials by combustion, Materials Science Report, 3, (1989) 277-365
• [25] Colinet C., Pasturel A., Buschow K. H.: Enthalpies of formation of Ti-Cu intermetallic and amorphous phases, Journal of alloys and compounds,247, (1997) 15-19