Optimization of Fe and Al elemental powders sintering parameters by DTA analysis.

• Autorzy: Jóźwiak S. , Karczewski K. , Bojar Z.

Warianty tytułu

PL

Dobór parametrów procesu spiekania elementarnych proszków Fe i Al. na podstawie analizy wyników DTA

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Calorimetric investigations were used to determine the optimum technological parameters of iron and aluminum elemental powders sintering. It was done in order to limit unfavorable influence of the self propagation high temperature synthesis (SHS) on sinter structure. The optimization of the powders particles size, the compact pressure and the heating rate was based on the analysis of enthalpy changes and the activation energy of individual phases formation at approximate temperature to the temperature of the SHS reaction. TTT diagram was determined and on this base it was stated that the most profitable sequence of particular phase formation will be reached if during powders mixture preparing the Fe and Al particles size is from the range of 40÷80 ?m, the pressure of mixture pressing is about 700 MPa and during powders mixture sintering the heating rate is less than 2°C/min.

PL

W pracy zastosowano analizę wyników badań kalorymetrycznych do wyznaczenia optymalnych parametrów technologicznych procesu spiekania elementarnych proszków żelaza i aluminium. Podstawowym celem analizy było ograniczenie niekorzystnego wpływu egzotermicznej reakcji samorozwijającej się wysokotemperaturowej syntezy (SHS) na strukturę spieku. Optymalizację ciśnienia prasowania, wielkości cząstek proszków oraz szybkości nagrzewania prowadzono na podstawie analizy zmian entalpii oraz energii aktywacji tworzenia poszczególnych faz w obszarze temperaturowym reakcji SHS. Na podstawie wyznaczonych krzywych CTP stwierdzono, iż w celu zachowania najkorzystniejszej sekwencji tworzenia poszczególnych faz, na etapie przygotowania mieszaniny proszków wielkość cząstek Fe i Al powinna zawierać się w przedziale 40÷80 um, ciśnienie prasowania powinno wynosić około 700 MPa, a na etapie spiekania szybkość nagrzewania wypraski powinna być nie większa niż 2°C/min.

Słowa kluczowe

EN

self propagation high temperature synthesis (SHS); TTT diagram; Fe and Al elemental powders

PL

samorozwijająca się wysokotemperaturowa synteza (SHS); krzywe CTP; elementarne proszki żelaza; elementarne proszki aluminium

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 474--478
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys.

Twórcy

autor

Jóźwiak S.

autor

Karczewski K.

autor

Bojar Z.

• Department of Advanced Materials and Technology, Military University of Technology, Warsaw,

Bibliografia

• [1] Gedevanishvili S., Deevi S. C.: Processing of iron aluminides by pressureless sintering through Fe+Al elemental route. Materials Science and Engineering A 325 (2002) 163-176.
• [2] Jordan J. L., Deevi S. C.: Vacancy formation and effects in FeAl. Intermetallics 11 (2003) 507-528.
• [3] Joslin D. L., Easton D. S., Liu C. T., Babu S. S.,. David S. A.: Processing of Fe3Al and FeAl alloys by reaction synthesis. Intermetallics, 3 (1995) 467-481.
• [4] Haraguchi T., Yoshimi K., Yoo M. H., Kato H., Hanada S., Inoue A.: Vacancy clustering and relaxation behavior in rapidly solidified B2 FeAl ribbons: Acta Materialia 53 (2005) 3751-3764.
• [5] Bojar Z., Durejko T., Jóźwiak S., Czujko T., Varin R. A.: Microstructure and wear resistance of sintered intermetallics in Fe-Al system. 25th Canadian Metal Chemistry Conference, Sudbury (2001).
• [6] Gao H. Y., He Y. H., Shen P. Z., Xu N. P, Zou J., Jiang Y., Huang B. Y., Liu C. T.: Effect of heating rate on pore structure of porous FeAl material. Powder Metallurgy 51 (2008) 171-175.
• [7] Karczewski K., Jóźwiak S., Bojar Z., Durejko T.: Intermetallic materials FeAl based with Al2O3 (in polish). Archives of Foundry 3/7 (2003) 301- 312.
• [8] Jóźwiak S., Karczewski K.: Influence of aluminum oxides on abrasive wear resistance of Fe-50 at. % Al intermetallic sinters. Journal of Alloys and Compounds 482 (2009) 405-411.
• [9] Jóźwiak S., Durejko T., Bojar Z.: Structure and properties of Fe-Al based heterogeneous intermetallic materials. Acta Metallurgica Slovaca 2 (2002) 421-426.
• [10] Jóźwiak S., Karczewski K., Bojar Z.: Exothermic reactions during the sintering of elemental iron and aluminum powder mixes. International Journal of Powder Metallurgy 45/4 (2009) 40-44.
• [11] Huiping L., Guoqun Z., Lianfang H., Yue M.: Solution of non-linear thermal transient problems by a new adaptive time-step method in quenching process. Applied Mathematical Modelling 33 (2009) 329-342.
• [12] Gupta C., Dey G. K., Chakravartty J. K., Srivastav D., Banerjee S.: A study of bainite transformation in a new CrMoV steel under continuous cooling conditions. Scripta Materialia 53 (2005) 559-564.
• [13] Illekova E., Gachon J-C., Rogachev A., Grigoryan H,. Schuster J. C., Nosyrev A., Tsygankov P.: Kinetics of intermetallic phase formation in the Ti/Al multilayers. Thermochimica Acta 469 (2008) 77-85.
• [14] Huiping L., Guoqun Z., Shanting N., Chuanzhen H.: FEM simulation of quenching process and experimental verification of simulation results. Materials Science and Engineering A 452-453 (2007) 705-714.
• [15] Da Costa Teixeira J., Appolaire B., Aeby-Gautier E., Denis S., Cailletaud G., Späth N.: Transformation kinetics and microstructures of Ti17 titanium alloy during continuous cooling. Materials Science and Engineering A 448 (2007) 135-145.
• [16] Eivani A. R., Karimi Taheri A.: Modeling age hardening kinetics of an Al-Mg-Si-Cu aluminum alloy. Journal of Materials Processing Tech. 205 ( 2008 ) 388-393.
• [17] Guo Z., Sha W, Li D.: Quantification of phase transformation kinetics of 18 wt. % Ni C250 maraging steel. Materials Science and Engineering A 373 (2004) 10-20.
• [18] Badji R., Bouabdallah M., Bacroix B., Kahloun C., Bettahar K., Kherrouba N.: Effect of solution treatment temperature on the precipitation kinetic of s-phase in 2205 duplex stainless steel welds. Materials Science and Engineering A 496 (2008) 447-454.
• [19] Lilly A. C., Deevi S. C., Gibbs Z. P.: Electrical properties of iron aluminides. Materials Science and Engineering A 258 (1998) 42-49.
• [20] Pocheć E., Jóźwiak S., Bojar Z.: Kinetyka przemian fazowych podczas formowania się faz międzymetalicznych FeAl spiekanych w warunkach izotermicznych przed reakcją SHS (in polish). Material Science Engineering School, ISBN 978-83-929445-0-8, AGH, Kraków-Krynica (2009) 71-76.
• [21] Jóźwiak S., Karczewski K., Pocheć E.,. Bojar Z: Phase transformations preceding the SHS reaction during formation of FeAl intermetallic sinters in isothermal and non-isothermal conditions. Euromat 2009, 7-10 September 2009, Glasgow, United Kingdom.
• [22] Baram J., Erukhimovitch V.: Application of thermal analysis methods to nucleation and growth transformation kinetics. Thermochimica Acta 291 (1997) 81-84.
• [23] Fan R.-H., Lü H.-L., Suna K.-N., Wang W.-X., Yi X.-B.: Kinetics of thermite reaction in Al-Fe2O3 system. Thermochimica Acta 440 (2006) 129- 131.
• [24] Mishurda J., Vasudevan V.: An estimate of the kinetics of the β0 to orthorhombic phase transformation in the Nb-Ti-Al system. Scripta Materialia 45 (2001) 677-68.