Microstructure and microhardness of ball milled/hot pressed aluminium with Mg₃N₂ addition

• Autorzy: Gajewska M. , Dutkiewicz J. , Morgiel J.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura i mikrotwardość mielonego/prasowanego na gorąco aluminium z dodatkiem Mg₃N₂

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The microstructure and microhardness of a ball milled and hot pressed aluminium powder with 10 vol.% of magnesium nitride (Mg₃N₂) were investigated. It was expected that the addition of a Mg₃N₂ as an nitrogen-bearing substrate would allow to obtain an in situ reaction leading to a formation of an aluminium nitride (AlN) strenghtening phase. The powders were milled in a high energy planetary ball mill for up to 40 h and then compacted in vacuum at 400ºC/600 MPa. The material was investigated by means of X-ray diffraction measurements (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and microhardness tests. The performed investigations showed that the composite preparation method provided a significant structure refinement of the material - the average matrix grain size of composite compact was about ˜140 nm. Energy Dispersive Spectrometry (EDS) analysis of Al/ Mg₃N₂ compact combined with X-ray diffraction (XRD) technique indicated a presence of Mg₃N₂ as well as Mg-Al-O phase, which were probably formed during hot pressing. Microhardness tests showed nearly 40% increase in the hardness of Al/ Mg₃N₂ composite over the non-reinforced aluminium compact.

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki obserwacji mikrostruktury i pomiarów mikrotwardości kompozytu o osnowie z aluminium z dodatkiem 10% objętościowych azotku magnezu wytworzonego drogą wysokoenergetycznego mielenia połączonego z prasowaniem na gorąco. Zakładano, że dodatek Mg₃N₂ jako substratu azotonosnego pozwoli na uzyskanie reakcji in situ prowadzącej do wytworzenia fazy wzmacniającej w postaci azotku aluminium. Proszki poddano mieleniu w wysokoenergetycznym młynku kulowym przez okres 40. godzin, a następnie sprasowano w próżni pod ciśnieniem 600 MPa w temperaturze 400ºC. Przeprowadzone obserwacje mikrostruktury materiału wykazały, że zastosowana metoda wytwarzania kompozytu pozwala na uzyskanie znacznego rozdrobnienia struktury materiału - średnia wielkość ziaren osnowy wynosiła ˜140 nm. Pomiary składu chemicznego technika EDS w połączeniu z analizą XRD wskazały na obecność zarówno azotku magnezu, jak również fazy Mg-Al-O w wyprasce kompozytowej. Pomiary mikrotwardości wykazały natomiast 40%-owy wzrost twardości kompozytu Al/ Mg₃N₂ w porównaniu z wypraska z niezbrojonego aluminium.

Słowa kluczowe

EN

aluminium matrix composites; high energy ball milling; magnesium nitride

PL

kompozyty o osnowie z aluminium; wysokoenergetyczny młynek kulowy; azotek magnezu

• 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: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 2
• Strony: 433--436
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Gajewska M.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, Reymonta 25, 30-059 Kraków, Poland

autor

Dutkiewicz J.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, Reymonta 25, 30-059 Kraków, Poland

autor

Morgiel J.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, Reymonta 25, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] A. M. García-Romero, P. Egizabal, A. M. Irisarri, Appl Compos Mater 17, 15-30 (2010).
• [2] H. Sevik, S. C. Kurnaz, Mater Design 27, 676-683 (2006).
• [3] I. Ozdemir, S. Ahrens, S. Muecklich, B. Wielage, J Mater Process Tech 205, 111-118 (2008).
• [4] Q. B. Ouyang, H. L. Gu, W. L. Wang, D. Zhang, G. D. Zhang, Key Eng Mat 351, 147-150 (2007).
• [5] A. Kalkanli, S. Yilmaz, Mater Design 29, 775-780 (2008).
• [6] J. B. Fogagnolo, M. H. Robert, J. M. Torralba, Mater Sci Eng A 426, 85-94 (2006).
• [7] H. Ahamed, V. Senthilkumar, J Alloy Compd 505, 772-782 (2010).
• [8] H. Abdoli, E. Saebnouri, S. K. Sadrnezhaad, M. Ghanbari, T. Shahrabi, J Alloy Compd 490, 624-630 (2010).
• [9] M. Gajewska, J. Dutkiewicz, L. Litynska-Dobrzynska, J. Morgiel, Kompozyty 11:2, 142-146 (2011).
• [10] Y. Q. Liu, H. T. Cong, W. Wang, C. H. Sun, H. M. Cheng, Mater Sci Eng A 505, 151-156 (2009).
• [11] S. S. Sreeja Kumari, U. T. S. Pillai, B. C. Pai, J Alloy Compd 509, 2503-2509 (2011).
• [12] C. Zhang, T. Fan, W. Cao, J. Ding, D. Zhang, Compos Sci Technol 69, 2688-2694 (2009).
• [13] T. G. Durai, K. Das, S. Das, Mater Sci Eng A 445-446, 100-105 (2007).
• [14] S. Dymek, M. Wróbel, M. Blicharski, Arch Metall Mater 51, 103-107 (2006).
• [15] L. Li, J. S. Williams, D. J. Llewellyn, Appl Phys Lett 75, 3111-3113 (1999).
• [16] C. J. H. Jacobsen, J. J. Zhu, H. Lindeløv, J. Z. Jiang, J Mater Chem 12, 3113-3116 (2002).
• [17] C. Real, M. A. Roldan, M. D. Alcala, A. Ortega, J Am Ceram Soc 90, 3085-3090 (2007).
• [18] F. Zhang, W.A. Kaczmarek, L. Lu, M. O. Lai, J Alloy Compd 307, 249-253 (2000).
• [19] H. Arik, Y. Ozcatalbas, M. Turker, Mater Design 27, 799-804 (2006).
• [20] Z. Sadeghian, M. H. Enayati, P. Beiss, J Mater Sci 44, 2566-2572 (2009).
• [21] S. H. Yu, K. S. Shin, Mater Sci Forum 534-536, 181-184 (2007).
• [22] M. Naranjo, J. A. Rodriguez, E. J. Herrera, Scripta Mater 49, 65-69 (2003).
• [23] C. Goujon, P. Goeuriot, P. Delcroix, G. Le Caer, J Alloy Compd 315, 276-283 (2001).