Real kinetics of Fe-Al type intermetallic phases sintering analysis based on extended JMA model

• Autorzy: Chojnacki M. , Jóźwiak S. , Karczewski K. , Bojar Z.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Kinetics of iron aluminium intermetallic phases during pressure-less sintering assisted with Self-propagating High-temperature Synthesis (SHS) was analyzed in this paper. Compacts prepared from pure Fe and Al elemental powders (in atomic ratio of 50/50) also with addition of Mg (5 wt. % of base Fe-Al composition) were heated using the DSC equipment with three heating rates. Obtained complex DSC curves were separated into individual peaks resulting from particular intermetallic phases transformation which were further analyzed using extended for non-isothermal sintering conditions Johnson-Mehl-Avrami (JMA) model. Temperature dependent changes of the Avrami exponent were calculated and formation mechanisms of particular Fe-Al intermetallic phases were determined.

PL

W pracy analizowano zmiany kinetyki formowania żelazowo-aluminiowych faz międzymetalicznych podczas spiekania swobodnego przy udziale reakcji samorozwijającej się wysokotemperaturowej syntezy (SHS). Wypraski przygotowane z czystych proszków Fe i Al (w stosunku atomowym 50/50) oraz z dodatkiem Mg (5% mas. w stosunku do bazowej mieszaniny Fe-Al) podgrzane zostały z wykorzystaniem urządzenia DSC przy trzech szybkościach nagrzewania. Otrzymane złożone krzywe DSC rozdzielono na poszczególne piki pochodzące od konkretnych faz międzymetalicznych, które następnie analizowano z wykorzystaniem rozszerzonego na nieizotermiczne warunki spiekania modelu Johnsona-Mehla-Avramiego (JMA). Wyznaczono temperaturową zależność zmian współczynnika Avramiego oraz określono mechanizm formowania się poszczególnych faz międzymetalicznych Fe-Al.

Słowa kluczowe

EN

Fe-Al intermetalls; powder metallurgy; SHS reaction; calorimetric studies; phase transformations

PL

intermetale Fe-Al; metalurgia proszków; reakcja SHS; badania kalorymetryczne; przemiany fazowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 637--641
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chojnacki M.

autor

Jóźwiak S.

autor

Karczewski K.

autor

Bojar Z.

• Faculty of Advanced Technology and Chemistry, Military University of Technology, Warsaw,

Bibliografia

• [1] Moore J. J., Feng H. J.: Combustion synthesis of advanced materials: Part I. Reaction parameters. Progress in Materials Science 39 (1995) 243-273.
• [2] Morsi K.: Review: reaction synthesis processing of Ni-Al intermetallic materials. Materials Science and Engineering A299 (2001) 1-15.
• [3] 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.
• [4] Hey J. M., MacFarlane D. R.: Kinetic analyses of crystallization and devitrification: Comparison of activation energies in aqueous solutions of glycerol and dimethyl sulphoxide. Journal of Non-Crystalline Solids 211 (1997) 262-270.
• [5] Bianchi O., Oliveira R. V. B., Fiorio R., Martins J. De N., Zattera A. J., Canto L. B.: Assessment of Avrami, Ozawa and Avrami-Ozawa equations for determination of EVA crosslinking kinetics from DSC measurements. Polymer Testing 27 (2008) 722-729.
• [6] Tian J., Yu W., Zhou C.: Crystallization behaviors of linear and long chain branched polypropylene. Journal of Applied Polymer Science 104 (2007) 3592-3600.
• [7] 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 Modeling 33 (2009) 329-342.
• [8] 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.
• [9] 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.
• [10] 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.
• [11] Eivani A. R., Karimi Taheri A.: Modeling age hardening kinetics of an Al-Mg-Si-Cu aluminum alloy. Journal of Materials Processing Technology 205 (2008) 388-393.
• [12] 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.
• [13] Morales Valencia E., Vega L. J., Villar C. E., Antiquera M. J., Fadragas R. C.: Some comments about the errors in the Avrami plots. Scripta Materialia 52 (2005) 217-219.
• [14] Majhi K., Varma K. B. R.: Crystallization kinetic studies of CaBi2B2O7 glasses by non-isothermal methods. J. Mater. Sci. 44 (2009) 385-391.
• [15] Chojnacki M.: Wpływ dodatków stopowych na kinetykę reakcji SHS w procesie wytwarzania intermetali na osnowie FeAl. Master’s thesis, WAT, Warszawa (2009).
• [16] Lilly A. C., Deevi S. C., Gibbs Z. P.: Electrical properties of iron aluminides. Materials Science and Engineering A 258 (1998) 42-49.
• [17] Jóźwiak S., Karczewski K., Bojar Z.: Kinetics of reactions in FeAl synthesis studied by the DTA technique and JMA model. Intermetallics (2010), doi:10.1016/j.intermet.2010.02.021, article in press.
• [18] Karczewski K., Jóźwiak S., Bojar Z., Durejko T.: Intermetallic materiale FeAl based with Al2O3. Archives of Foundry 3 (7) (2003) 301-312.
• [19] 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.
• [20] Jóźwiak S., Durejko T., Bojar Z.: Structure and properties of Fe-Al based heterogeneous intermetallic materials. Acta Metallurgica Slovaca 2 (2002) 421-426.
• [21] Zhang Z., Ren M., Zhao J., Wu S., Sun H.: Kinetics of non-isothermal cold crystallization of uniaxially oriented poly(ethylene terephthalate). Polymer 44 (2003) 2547-2551.
• [22] Umbrajkar S. M., Schoenitz M., Dreizin E. L.: Exothermic reactions in Al-CuO nanocomposites. Thermochimica Acta 451 (2006) 34-43.
• [23] Błachowski A.: Wpływ domieszek, mikrostruktury i temperatury na kinetykę przemiany fazowej α-σ w układzie Fe-Cr. Doctoral dissertation, AGH, Kraków (2000).