Nanokrystaliczne kompozyty NiAl-TiC spiekane metodą impulsowo-plazmową

• Autorzy: Rosiński M. , Michalski A. , Oleszak D.

Warianty tytułu

EN

Nanocrystalline NiAl-TiC composites obtained by impulse plasma sintering

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metodą impulsowo-plazmowego spiekania (rys. 1) konsolidowano nanokrystaliczne proszki NiAl-TiC. Proszki otrzymywano w procesie mechanicznej syntezy z pierwiastków Ni, Al, Ti, C, oraz z gotowych proszków NiAl i TiC rozdrabnianych przez mielenie w młynku Frittsch. Określono optymalne parametry dla impulsowo-plazmowego spiekania (temperatura 1273 K, nacisk 30 MPa, czas spiekania 600 ÷ 1500 s). Parametry procesu spiekania zamieszczono w tabeli 1. Dla otrzymywanych spieków NiAl-TiC przeprowadzono obserwacje mikrostruktury oraz badania składu fazowego, twardości i gęstości. Rysunek 5 przedstawia zapisy dyfrakcyjne dla proszku po rozdrabnianiu i po spiekaniu w czasie 1000 s. W pierwszym okresie spiekania (200 s) następuje rozrost krystalitów (rys. 6). Wielkość krystalitów NiAl wzrasta z 10 nm do ok. 50 nm i odpowiednio TiC z 20 nm do ok. 45 nm. Dalsze wydłużenie czasu spiekania do 1500 s nie powoduje rozrostu krystalitów, a wpływa tylko na wzrost gęstości i twardości spiekanego proszku (rys. 7). Badania składu fazowego proszków otrzymanych w procesie mechanicznej syntezy przed spiekaniem oraz po spiekaniu impulsowo--plazmowym nie wykazały zmian w ich składzie fazowym (rys. 8). Badania wielkości krystalitów proszku wyjściowego oraz spieku wykazały nieznaczny rozrost krystalitów NiAl z 15 nm do 45 nm i odpowiednio TiC z 50 nm do 65 nm po czasie spiekania 600 s. Nanokrystaliczną budowę kompozytu potwierdziły obserwacje mikrostruktury przy użyciu TEM (rys. 9). Uzyskane spieki NiAl-TiC mają gęstość 4,5 g/cm2, co stanowi ok. 99 % gęstości teoretycznej i twardość ok.1035 HV1.

EN

The impulse plasma sintering method (Fig. 1) was used for the consolidation of nanocrystalline NiAl-TiC powders. The starting powders were produced by the mechanical synthesis of Ni, Al, Ti and C, and also by milling the commercial NiAl and TiC powders in a Frittsch mill. The parameters of the impulse-plasma sintering process are given in Table 1. The optimum parameters of this process have been found to be: temperature - 1273 K, pressure - 30 MPa, and sintering time - 600 ÷ 1500 s. The microstructure, phase composition, hardness and density of the NiAl-TiC sinters thus obtained were examined. Fig. 5 shows the diffraction records obtained for the powder subjected to milling and sintering for 1000 s. In the first stage of sintering (200 s), the powder crystallites grow up (Fig. 6): in NaAl - they grow from 10 nm to about 50 nm and in TiC - from 20 nm to about 45 nm. The prolongation of the sintering time to 1500 s does not result in a further growth of the crystallites, but only increases the density and the hardness of the material being sintered (Fig. 7). Examinations of the phase composition of the mechanically synthesized powders before and after the impulse-plasma sintering show no alterations in their phase compositions (Fig. 8). After sintering for 600 s, the crystallite sizes slightly increased compared to those in the starting powder: in NiAl from 15 nm to 45 nm and in TiC from 50 nm to 65 nm. TEM observations confirmed that the composite has a nanocrystalline structure (Fig. 9). The density of the NiAl-TiC sinters was 4.5 g/cm2 (which is about 99 % of the theoretical density), and their hardness was about 1035 HV1.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty nanokrystaliczne; spiekanie impulsowo-plazmowe (PPS); metoda impulsowo-plazmowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 5
• Strony: 820--823
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Rosiński M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

autor

Michalski A.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

autor

Oleszak D.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Nash P., Singleton M. F., Murry J. L.: Phase diagrams of binary nickel alloys, vol. 1. ASM international, Metals Park, OH, 1986
• [2] VaBen R., Stover D.: Processing and properties of nanophase ceramics w Advances in Materials an Processing Technologies, ed. M. Andritschky. Physics Department University of Minho, Guimaraes, Portugal, 1997, vol. l, p. 145
• [3] Risbud S. H., Shan Ch. H.: Fast consolidation of ceramics powders, Mater. Sci. Eng. A204, 1995, 1461
• [4] Kimura H.: Synthesis of nano-structured high-temperature titanium aluminide by instrumented pulse electro-discharge consolidation of mechanically alloyed amorphous powerds, J. De Physique IV vol. 3, 1993, 423
• [5] Kimura H., Kobayasi S., Wha.-Nam Myung: Reaction syntheses of Al3Ti and Nb3Al via pulse discharging resistance consolidation of mechanical alloyed powerds, Mater.Trans., JIM. 36, 1995, 323
• [6] Kimura H.: Synthesis of nano-structured high-temperature titanium aluminide by instrumented pulse electro-discharge consolidation of mechanically alloyed amorphous powerds, J. De Physique IV vol. 3, 1993, 423