The investigations of Fe-Al phases formation arround SHS reaction in isothermal conditions

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

Warianty tytułu

PL

Badanie procesów formowania faz z układu Fe-Al w obszarze reakcji SHS za pomocą techniki DSC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The composites of magnesium hydride and intermetallic based hydrides: MgH2 + X wt. % FeTi and MgH2 + X wt. % LaNi5 (X = 10, 30 and 50) were synthesized by Controlled Reactive Milling (CRM) in a magneto-mill, under hydrogen atmosphere. The phase structure and morphology of obtained powders were analyzed using XRD and SEM techniques, respectively. Their thermal behavior was investigated by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Temperature Programmed Desorption (TPD). It is found that the DSC hydrogen desorption peak temperature as well as the activation energy of decomposition process of the MgH2 constituent in composites decreases linearly with increasing volume fraction of FeTi and LaNi5. It is demonstrated that the hydrogen desorption in the metal hydride- -intermetallic alloy based hydride composites involves two steps: first, the lower temperature hydride decomposes to intermetallic alloy and H2 and in a subsequent step, most likely, this counterpart catalyses the decomposition of high temperature hydride. The catalytic element introduced into the system from decomposing a simple intermetallic hydride, does not reduce dramatically the total capacity of the composite system.

PL

Kompozyty funkcjonalne na bazie wodorku magnezu i wodorków intermetalicznych: MgH2 + X% mas. FeTi oraz MgH2 + X% mas. LaNi5 (gdzie X = 10, 30 i 50) syntetyzowano przez Kontrolowane Mielenie Reaktywne (KMR) w magnetycznym młynku kulowym. Morfologię materiału zarówno przed procesem mielenia (rys. 1), jak i po mieleniu (rys. 2, 6) badano za pomocą mikroskopii elektronowej skaningowej SEM. Tworzenie się niestabilnych wodorków metalicznych w trakcie procesu mielenia monitorowano, badając spadek ciśnienia w cylindrach młynka (rys. 4). Strukturę fazową uzyskanych kompozytów (rys. 3, 7) określano, wykorzystując technikę XRD. Wyniki pomiarów wielkości ziarna składników kompozytu MgH2 + LaNi5 przedstawiono w tabeli 1. Właściwości termiczne badano techniką DSC oraz TPD. Stwierdzono, iż temperatura piku dekompozycji oraz energia aktywacji procesu dekompozycji MgH2, jako składnika kompozytu, zmniejsza się liniowo wraz ze wzrostem udziału fazy FeTi (rys. 5, 6) oraz LaNi5 (rys. 8, 9). Przedstawiono, iż desorbcja wodoru w kompozytach typu wodorek metalu- wodorek fazy międzymetalicznej przebiega w dwóch etapach: w pierwszym wodorek niskotemperaturowy ulega dekompozycji do fazy międzymetalicznej i wodoru, a w następnym etapie ten składnik katalizuje proces dekompozycji wodorku wysokotemperaturowego. Wprowadzony tą metodą element katalityczny nie obniża w sposób drastyczny całkowitej pojemności układu.

Słowa kluczowe

EN

FeAl intermetallics; DSC; JMA model; activation energy; Avram

PL

fazy międzymetaliczne Fe-Al; DSC; model JMA; energia aktywacji; współczynnik Avramiego

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 479--482
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pocheć E.

autor

Jóźwiak S.

autor

Karczewski K.

autor

Bojar Z.

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

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] Merzhanov G.: Combustion processes that synthesize materials. Journal of Materials Processing Technology 56 (1996) 222-241.
• [3] Gao H., He Y., Shen P., Zou J., Ku N., Jiang Y., Huang B., Liu C. T.: Porous FeAl intermetallics fabricated by elemental powder reactive synthesis. Intermetallics 17 (2009) 1041-1046.
• [4] Cheng Wei-Jen, Chaur-Jeng Wang: Growth of intermetallic layer in the aluminide mild steel during hot-dipping. Surface & Coating Technology 204 (2009) 824-828.
• [5] Karczewski K., Jóźwiak S., Bojar Z.: Influence of sintering process temperature on the formation and final microstructure of FeAl based intermetallics obtained from the elementary Fe and Al powders. Inżynieria Materiałowa 3-4 (2007) 552-559.
• [6] Pampuch R.: Some fundamental versus practical aspects of self propagating high-temperature synthesis. Solid State Ionics 101-103 (1997) 899- 907.
• [7] Dong S., Hou P., Yang H., Zou G.: Synthesis of intermetallic NiAl by SHS reaction using coarse-grained nickel and ultrafine-grained aluminum produced by wire electric al explosion. Intermetallics 10 (2002) 217-223.
• [8] Anselmi-Tamburini U., Spinolo G., Flor G., Munir Z. A.: Combustion synthesis of Zr-Al intermetallic compounds. Journal of Alloys and Compounds 247 (1997) 190-194.
• [9] Jóźwiak S., Karczewski K., Bojar Z.: Exothermic reactions during the sintering of elemental iron-and-aluminum powder mixes. International Journal of Powder Metallurgy 3 (4) (2009) 40-44.
• [10] 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. European Congress on Advanced Materials and Processes, Euromat 2009, 7th-10th September 2009, Glasgow, United Kingdom (2009).
• [11] Abu-Sehly A. A., Alamri S. N., Joraid A. A.: Measurments of DSC isothermal crystallization kinetics in amorphous elenium bulk samples. Journal of Alloys and Compounds 476 (2009) 341-348.
• [12] Liu F., Yang G. C., Ciu J. N.: Comparison between an analytical model and JMA kinetics for isothermally and isochronally conducted transformations. Termochimica Acta 438 (2005) 83-89.
• [13] Ruitenberg G., Woldt E., Petford-Long SA. K.: Comparing the Johnson- Mehl-Avrami-Kolmogorov equations for isothermal and linear heating conditions. Termochimica Acta 378 (2001) 97-105.
• [14] Supaphol P.: Application of the Avrami, Tobin, Malkin and Clubanovici- Segal macrokinetic models to isothermal crystallization of syndiotactie polypropylene. Termochimica Acta 370 (2001) 37-48.
• [15] Masalski T. B.: Binary Alloy Phase Diagrams. American Society for Metals, Metals Park, Vol1 (1986) 112.
• [16] Hey J. M., MacFarlane D. R.: Kinetic analyses of crystallization and devirtification: Comparison of activation energies in aqueous solutions of glicerol and dimethyl sulphoxide. Journal of Non-Crystalline Solids 211 (1997) 262-270.