Effect Of Milling Time On Microstructure Of AA6061 Composites Fabricated Via Mechanical Alloying

• Autorzy: Tomiczek B. , Pawlyta M. , Adamiak M. , Dobrzański L. A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0208

Warianty tytułu

PL

Wpływ czasu mielenia na mikrostrukturę kompozytów o osnowie stopu aluminium 6061 wytworzonych przez mechaniczne stopowanie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this work is to determine the effect of manufacturing conditions, especially milling time, on the microstructure and crystallite size of a newly developed nanostructural composite material with the aluminium alloy matrix reinforced with halloysite nanotubes. Halloysite, being a clayey mineral of volcanic origin, is characterized by high porosity and large specific surface area. Thus it can be used as an alternative reinforcement in metal matrix composite materials. In order to obtain this goal, composite powders with fine microstructures were fabricated using high-energy mechanical alloying, cold compacting and hot extrusion techniques. The obtained composite powders of aluminium alloy reinforced with 5, 10 and 15 wt% of halloysite nanotubes were characterized with SEM, TEM and XRD analysis. It has been proven that the use of mechanical alloying leads to a high degree of deformation, which, coupled with a decreased grain size below 100 nm and the dispersion of the refined reinforcing particles–reinforces the material very well.

PL

Celem niniejszej pracy było określenie wpływu warunków wytwarzania, w szczególności czasu mielenia, na strukturę i wielkość krystalitów nowo opracowanych nanostrukturalnych materiałów kompozytowych o osnowie stopów aluminium wzmacnianych nanorurkami haloizytowymi. Haloizyt, będący minerałem ilastym pochodzenia wulkanicznego, charakteryzuje się dużą porowatością, dużą powierzchnią właściwą, i może stanowić alternatywne wzmocnienie metalowych materiałów kompozytowych. W tym celu przy użyciu wysokoenergetycznego mechanicznego stopowania w młynie kulowym wytworzono rozdrobnione i trwale połączone proszki kompozytowe, które następnie poddano zagęszczaniu na zimno i wyciskaniu na gorąco. Tak opracowane materiały kompozytowe o udziale masowym haloizytowego wzmocnienia 5, 10, 15% zbadano metodami skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej oraz rentgenowskiej analizy fazowej. Stwierdzono, że wywołane mechanicznym stopowaniem silne odkształcenie plastyczne i zmniejszenie rozmiaru ziarna poniżej 100 nm oraz dyspersja haloizytowych cząstek wzmacniających wpłynęła na znaczne umocnienie materiałów kompozytowych.

Słowa kluczowe

EN

aluminium matrix composites; halloysite nanotubes; mechanical milling; hot extrusion

PL

kompozyty z osnową aluminiową; nanorurki haloizytowe; mielenie mechaniczne; wytłaczanie na gorąco

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 2A
• Strony: 789--793
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tomiczek B.

• Institute of Engineering Materials and Biomaterials, Faculty of Mechanical Engineering, Silesian University of Technology, 18a Konarskiego Str., 44-100 Gliwice, Poland

autor

Pawlyta M.

• Institute of Engineering Materials and Biomaterials, Faculty of Mechanical Engineering, Silesian University of Technology, 18a Konarskiego Str., 44-100 Gliwice, Poland

autor

Adamiak M.

• Institute of Engineering Materials and Biomaterials, Faculty of Mechanical Engineering, Silesian University of Technology, 18a Konarskiego Str., 44-100 Gliwice, Poland

autor

Dobrzański L. A.

• Institute of Engineering Materials and Biomaterials, Faculty of Mechanical Engineering, Silesian University of Technology, 18a Konarskiego Str., 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] T. Tański, Determining of laser surface treatment parameters used for light metal alloying with ceramic powders, Material Wissenschaft und Werkstofftechnik 45, 3, 333-343 (2014).
• [2] P. Bała, Microstructural Characterization of the New Tool Ni-Based Alloy with High Carbon and Chromium Content, Archives of Metallurgy and Materials 55, 4, 1053-1059 (2010).
• [3] M. Bonek, The investigation of microstructures and properties oh high speed steel HS6-5-2-5 after laser alloying, Archives of Metallurgy and Materials 59, 4, 1647-1651 (2014).
• [4] L.A. Dobrzański, W. Borek, Thermo-mechanical treatment of Fe-Mn-(Al, Si) TRIP/TWIP steels, Archives of Civil and Mechanical, Archives of Civil and Mechanical Engineering 12, 3, 299-304 (2012).
• [5] G. Matula, L.A. Dobrzański, A. Varez, B. Levenfeld, J.M. Torralba, Comparison of structure and properties of the HS12-1-5-5 type highspeed steel fabricated using the pressureless forming and PIM methods, Journal of Materials Processing Technology 162, 230-235 (2005).
• [6] J.P. Stobrawa, Z.M. Rdzawski, W.J. Gluchowski, Dispersion and Precipitation Strengthened Nanocrystalline and Ultra-Fine Grained Copper, Journal of Nanoscience and Nanotechnology 12, 12, 9102-9111 (2012).
• [7] T. Tsuchiya, T. Kawabata, S. Saikawa, H. Isizuki, S. Takeda, S. Ikeno, K. Matsuda, Effect of Mn Contents on Age-Hardening and Microstructure in AM60 Magnesium Alloys, Archives of Metallurgy and Materials 58, 2, 327-328 (2013).
• [8] B. Płonka, M. Lech-Grega, K. Remsak, P. Korczak, A. Kłyszewski, Die Forging of High-Strength Magnesium Alloys – the Structure and Mechanical Properties in Different Heat Treatment Conditions, Archives of Metallurgy and Materials 58, 1, 127-132 (2013).
• [9] B. Leszczynska-Madej, The Effect of Sintering Temperature on Microstructure and Properties of Al - SiC Composites, Archives of Metallurgy and Materials 58, 1, 43-48 (2013).
• [10] T. Kawabata, T. Namiki, K. Matsuda, D. Tokai, S. Murakami, K. Nishimura, Superconductivity of MgB2 Composited with Mg-Zn Alloys, Archives of Metallurgy and Materials 58, 2, 315-319 (2013).
• [11] L.A. Dobrzański, K. Gołombek, Structure and properties of the cutting tools made from cemented carbides and cermets with the TiN plus mono-, gradient- or multi (Ti,Al,Si)N+TiN nanocrystalline coatings, Journal of Materials Processing Technology 164, 805-815 (2005).
• [12] L.A. Dobrzański, A. Włodarczyk, M. Adamiak, Composite materials based on EN AW-Al Cu4Mg1(A) aluminum alloy reinforced with the Ti(C,N) ceramic particles, Materials Science Forum 530-531, 243-248 (2006).
• [13] P. Sakiewicz, R. Nowosielski, W. Pilarczyk, K. Gołombek, M. Lutyński, Selected properties of the halloysite as a component of Geosynthetic Clay Liners (GCL), Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 48, 2, 177-191 (2011).
• [14] L.A. Dobrzański, B. Tomiczek, M. Pawlyta, M. Król, Aluminium AlMg1SiCu matrix composite materials reinforced with halloysite particles, Archives of Metallurgy and Materials 59, 1, 335-338 (2014).
• [15] D. Oleszak, A. Olszyna, Crystallite size and lattice strain determination of NiAl-Al2O3 nanocomposite from X-ray diffraction line broadening, Kompozyty 4, 11, 284-288 (2004) - in Polish.
• [16] M.J. Couper, N.C. Parson, Precipitation Strengthening and Alloy Design for 6061 Al-Mg-Si Alloys, Aluminium Alloys – Their Physical and Mechanical Properties 1 Wiley-VCH GmbH & Co. KGaA 98-104 (2008).
• [17] J.B. Fogagnolo, F. Velasco, M.H. Robert, J.M. Torralba, Effect of mechanical alloying on the morphology, microstructure and properties of aluminium matrix composite powders, Materials Science and Engineering A342, 131-143 (2003).
• [18] M. Miyazaki, M. Kamitani, N. Takashi, J. Kano, F. Saito, Amorphization of kaolinite and media motion in grinding by a double rotating cylinders mill – a comparison with a tumbling ball mill, Advanced Powder Technology 11, 2, 235-244 (2000).
• [19] L.A. Dobrzański, B. Tomiczek, G. Matula, K. Gołombek, Role of halloysite nanoparticles and milling time on the synthesis of AA 6061 aluminium matrix composites, Advanced Materials Research 939, 84-89 (2014).
• [20] N. Tezuka, I.-M. Low, I.J. Davies, M. Prior, In situ neutron diffraction investigation on the phase transformation sequence of kaolinite and halloysite to mullite, Physica B 385-386, 555-557 (2006).
• [21] H. Dybiec, Plastic consolidation of metallic powders, Archives of Metallurgy and Materials 52, 2, 161-170 (2007).

Uwagi

EN

The project was financed by the National Science Centre granted on the basis of the decision number DEC-2011/03/B/ST8/06076. This work was realised with using apparatus purchased with- in the framework of the Project „Śląska BIO-FARMA. Centrum Biotechnologii, Bioinżynierii i Bioinformatyki” founded by EFRR within PO IG, 2007-2013.

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.