Wpływ parametrów mielenia wysokoenergetycznego na właściwości proszków kompozytowych aluminiowo-ceramicznych

• Autorzy: Witkowska A. , Pawlik T. , Michalik D. , Sopicka-Lizer M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.4.3

Warianty tytułu

EN

The effect of high-energy milling parameters on the properties of aluminum–ceramic composite powders

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Drobnoziarniste kompozyty na osnowie aluminium i jego stopów wzmacniane cząstkami ceramicznymi, stanowiące alternatywę dla kompozytów otrzymywanych metodami odlewniczymi, charakteryzuje submikroskopowy stopień rozdrobnienia i wysoka reaktywność. Celem prezentowanych badań było określenie wpływu parametrów mielenia w młynie planetarnym na powstawanie i właściwości proszku kompozytowego składającego się z siluminu, azotku krzemu i węgla szklistego. Analizowane parametry mielenia to: czas mielenia, prędkość obrotowa, średnica mielników, materiał wyłożenia oraz średnica misy mielącej. Zastosowano metody badawcze umożliwiające określenie rozkładu ziarnowego proszku kompozytowego, powierzchni właściwej, zawartości tlenu w proszku metalicznym i w azotku krzemu oraz składu fazowego. Przeprowadzone analizy wykazały zróżnicowany wpływ parametrów na efekt rozdrobnienia i właściwości rozdrobnionego materiału. Wysokoenergetyczne mielenie wieloskładnikowego proszku kompozytowego wywołuje reakcje chemiczne między składnikami proszku i aglomerację rozdrobnionych cząstek, których intensywność zależy od analizowanych parametrów mielenia. Analogiczne mielenie jednoskładnikowego proszku siluminowego dało odmienne wyniki.

EN

Fine-grained composites based on an aluminum matrix or its alloys, reinforced with submicron ceramic particles obtained by the powder metallurgy method are an alternative to the composites obtained by casting method and they can provide the submicrometer scale of reinforcement distribution. The aim of this study was to determine the impact of the milling parameters in a planetary mill on the formation and properties of the composite powder consisting of silumin, silicon nitride and glassy carbon. The analyzed parameters of milling are: the time of milling, the rotational speed, the diameter of the grinding media, the jar lining material and the diameter of the grinding bowl. Research methods enabling to determine the particle size distribution of the composite powder, the specific surface area, oxygen content in both, the metallic and silicon nitride powder, as well as phase composition changes induced by high-energy milling, were applied. The obtained results revealed a varying impact of milling parameters on the refining effect and on the properties of particulate material. High energy milling of the multi-component composite powder induced chemical reactions between the powder particles of various chemical composition and agglomeration of fine particles, with various intensity depending on the analyzed grinding parameters. Analogous milling of the sole silumin powder without ceramic reinforcement gave different results.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty ceramiczne; osnowa metalowa; aktywacja mechanochemiczna; kompozyty zbrojone Si3N4

EN

MMCs; AMC; mechanochemical processing; AL (AK12)–Si3N4 composites

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 4
• Strony: 166--175
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Witkowska A.

• Instytut Nauki o Materiałach, Politechnika Śląska, Katowice

autor

Pawlik T.

• Instytut Nauki o Materiałach, Politechnika Śląska, Katowice

autor

Michalik D.

• Instytut Nauki o Materiałach, Politechnika Śląska, Katowice

autor

Sopicka-Lizer M.

• Instytut Nauki o Materiałach, Politechnika Śląska, Katowice

Bibliografia

• [1] Michalik D., Valle N., Guillot J., Pawlik T., Sopicka-Lizer M., Witkowska A., Myalski J.: Preparation and characterization of Al–Si3N4 composite particles. Solid State Phenoma 197 (2013) 156÷161.
• [2] Pawlik T., Sopicka-Lizer M., Michalik D., Włodek T.: Characterization of the mechanochemically processed silicon nitride-based powders. Archives of Metallurgy and Materials 56 (2011) 1205.
• [3] Hekner B., Myalski J., Pawlik T., Michalik D., Kelepir O. E.: Aluminumceramic composite materials reinforced with nanoparticles prepared via powder metallurgy method. Composites Theory and Practice 13 (3) (2013) 203÷207.
• [4] Sopicka-Lizer M.: Możliwości aktywacji mechanochemicznej proszków w układzie Si–Al–O–N. Ceramika-Ceramics 103 (2008) 747
• [5] Sopicka-Lizer M., Pawlik T.: Application of mechanochemical processing for preparation of Si3N4-based powder mixtures. Journal of the Korean Ceramic Society 49 (4) (2012) 337÷341.
• [6] Dyzia M., Śleziona J.: Kompozyty o osnowie aluminium zbrojone dyspersyjnymi fazami azotkowymi. Kompozyty 8 (3) (2008) 269÷273.
• [7] Sopicka Lizer M.: High-energy ball milling. Mechanochemical Processing of Nanopowders, Woodhead Publishing Limited (2010).
• [8] Śleziona J., Formanek B., Wieczorek J., Dolata-Grosz A.: Wytwarzanie kompozytów na osnowie stopow aluminium zbrojonych drobnodyspersyjnymi cząstkami ceramicznymi. Kompozyty (Composites) (1) 2 (2001) 180÷183.
• [9] Arik H.: Effect of mechanical alloying process on mechanical properties of a-Si3N4 reinforced aluminum-based composite materials. Materials & Design 29 (2008) 1856÷1861.
• [10] Zawrah M. F., Abdel-karer H., Elbaly N. E.: Fabrication of Al2O3–20 vol. % Al nanocomposite powders using high energy milling and their sinterability. Mat. Res. Bull 47 (2012) 655÷661.
• [11] Martin M., Tigelmann P., Schimschal-Thölke S., Schulz G.: Solid state reactions and morphology. Solid State Ionic 75 (1995) 219÷228.
• [12] Boldyrev V. V., Tkāčovā K.: Mechanochemistry of solid: Past, present and prospect. Journal of Materials Synthesis and Processing 8 (3-4) (2000) 121÷132.