Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Manufacturing of Porous Al-Cr Preforms for Composite Reinforcing Using Microwave Activated Combustion Synthesis

Naplocha K., Granat K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

1125--1127

EN

The combustion synthesis of porous skeletons (preforms) of intermetallic Al–Cr compounds intended for metal matrix composite MMC reinforcing was developed. Mixture of Al and Cr powders with granularity of −10, −44, −74mm were cold isostatic pressed and next ignited and synthetized in a microwave reactor under argon atmosphere (microwave-activated combustion synthesis MACS). In order to ignite the synthesis, microwave energy was focused by a tuner on the specimen. The analysis of reaction temperature diagrams revealed that the synthesis proceeded through the following peritectic transformations: L(liquidus)+Al7Cr→L+Al11Cr2→L+Al4Cr. Moreover, EDS and XRD examinations showed that the reaction proceeded between a solid Cr and a liquid Al to create a distinct envelope of Al9Cr4 on Cr particle which next extended and spreaded over the entire structure. The produced preforms with uniform structure and interconnected porosity were infiltrated with liquid Cu and Al alloy. The obtained composite materials exhibited high hardness, wear and distinct temperature oxidation resistance.

PL

Wytworzono poprzez syntezę spaleniową porowate preformy (szkielety) ze związków międzymetalicznych Al-Cr do umacniania materiałów kompozytowych o osnowie metalowej. Sprasowane na zimno, jednoosiowo (CIP) mieszaniny proszków Al i Cr o ziarnistości −10, −44, −74mm podgrzewano w reaktorze mikrofalowym w atmosferze argonu. W celu zainicjowania syntezy wykorzystano proces aktywacji mikrofalami MACS (microwave-activated combustion synthesis) skupiając promieniowanie na powierzchni próbki za pomocą stroika falowodowego. Na podstawie analizy krzywych temperatur ATD określono przebieg syntezy z następującymi przemianami perytektycznymi:: L(liquidus)+Al7Cr→L+Al11Cr2→L+Al4Cr. Ponadto, analiza chemiczna EDS oraz fazowa XRD wykazały, że reakcja przebiega pomiędzy proszkiem Cr oraz ciekłym Al tworząc wyraźną otoczkę ze związku Al9Cr4 na cząstkach Cr, które z postępem reakcji rozszerzają się i zanikają. Wytworzone preformy o jednorodnej strukturze z otwartymi porowatościami użyto do infiltracji ciekłym Al oraz Cu i wytworzenia kompozytów. Charakteryzowały się one dużą twardością, odpornością na ścieranie oraz odpornością na utlenianie w wysokiej temperaturze.

2

Wysokotemperaturowa synteza kształtek Al-Cr w polu mikrofalowym

Naplocha K., Granat K.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 3

236-241

PL

Opracowano metodę wytwarzania materiałów kompozytowych umacnianych porowatymi kształtkami ze związków międzymetalicznych Al-Cr. Sprasowaną na zimno mieszaninę proszków Al i Cr w stosunku stechiometrycznym od 7:1 do 1:1 w formie cylindrycznych próbek nagrzewano w komorze mikrofalowej. Energia z magnetronu było przesyłana falowodem i za pomocą stroika skupiana na próbce w osłonie argonowej. Po zainicjowaniu samorozwijającej wysokotemperaturowej syntezy (SHS) pole mikrofalowe wyłączano, a reakcja obejmowała całą próbkę. Analiza przebiegu syntezy na podstawie krzywych temperatury pokazała, że ze wzrostem zawartości Cr reakcja osiągała wyższą temperaturę, w krótszym czasie uwalniała się większość energii, występował wyraźny skok temperatury. Przy niesprzyjających warunkach syntezy, odbiegających od warunków przemiany adiabatycznej, w próbce pozostała część nieprzereagowanego proszku Cr. Wokół tych cząstek tworzyła się wyraźna otoczka z około 50% wag. zawartością Cr. Z postępem reakcji czysty chrom powoli przechodził w otoczkę, która ostatecznie zanikała. Wytworzone kształtki zbudowane były ze związków Al-Cr, na powierzchni których występowały drobne wydzielenia. Jednorodna struktura z dostateczną porowatością otwartą nadawała się do nasycenia ciekłym stopem aluminium. Pomimo spotykanej w niektórych przypadkach porowatości w strukturze kompozytów wstępne próby przyniosły zadowalające rezultaty i potwierdziły możliwość umacniania odlewów związkami międzymetalicznymi.

EN

Production method for composite materials reinforced with Al-Cr intermetallic compounds was elaborated. At the beginning proper amount of metallic powders were mixed to make specimens with stoichiometric ratio of Al to Cr ranges from 7:1 to 1:1. Next using cold isostatically pressure (CIPed) cylindrical specimens with a diameter of 23-mm and a height of 4.5 mm were prepared. The specimens were placed in microwave chamber to carry out sef-propagating high temperature synthesis. Quartz tube with flowing argon protected specimens from atmosphere and oxidization. Microwave energy was transferred from magnetron via standard waveguide and with the help of tuner focused on the specimen. After initiating high-temperature synthesis magnetron was turned off and reaction spread through entire specimen. Alumina blanket partly insulated reacted material, which were ignited by SiC susceptor. Using one-color optical pyrometer Raytek, model Marathon MM with 0.6 mm spot in diameter, profile of temperature during synthesis were measured and recorded. Due to the low exothermic character of the reaction synthesizing Al-Cr intermetallic compounds, cylindrical specimens were preheated to about 870 K. Analyze of profile for different compositions and stoichiometric ratio revealed that with increasing of Cr powder content maximum temperature is higher and heat from exothermic reaction is liberated in a shorter time. In specimens containing smaller amount of Cr, with stoichiometric ratio 7:1, propagation front was unstable and moved with two temperature gradient stops. Microscopic observation of fracture revealed porous morphology with rounded Al-Cr compound covered by small cuboid particles. In some cases when adiabatic conditions was not reached and heat leak rate was too high, cores of Cr particles were surrounded by layer of other Al-Cr compound. This layer was enriched by ca. 50% wt. of Cr. EDS analysis confirmed original concentration of chromium in the centre, which decreased toward outer perimeter. During synthesis enriched layer consumes Cr cores and spreads over external area with smaller Cr content. In order to synthesize Cr with Al completely, material should be insulated or higher amount of chromium powder embedded in aluminum matrix. Some of the synthesized materials with regular morphology and sufficiently open porosity were infiltrated with casting aluminum alloy. Using direct squeeze casting method and typical processing parameters, casting was reinforced with intermetallic structure. It confirmed usefulness of preforms and reduces their natural brittleness.

3

New results about the Al-Cr binary phase diagram

Mahdouk K., Gachon J.

Archives of Metallurgy

|

2001

|

Vol. 46, iss. 3

233-238

EN

The Al-Cr phase diagram has been revisited, in the composition range from 6 to 46 at.% Al, by means of differential thermal analysis (DTA). X-ray diffraction (XRD) and electron probe microanalysis (EPMA). The intcrmetallic compounds of this system and the Cr solid solution were investigated by direct reaction calorimetry at high temperatures. The experimental enthalpies of formation were compared with available literature data. Partial enthalpies of dissolution of Cr in liquid Al were determined at 1001 and 1106°C.

PL

Metodami różnicowej analizy termicznej (DTA). dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) oraz mikroanalizy elektronowej (EPMA) poddano weryfikacji układ Al-Cr w zakresie stężeń pomiędzy 6 a 46% atomowych Al. Za pomocą kalorymetru przebadano w wysokich temperaturach fazy międzymetaliczne tego układu oraz roztwór stały (Cr). Uzyskane doświadczalne wartości ciepła tworzenia porównano z dostępnymi danymi z literatury. Określono cząstkowe ciepła rozpuszczania Cr w ciekłym Al w przedziale temperatur 1001 do 1106°C.