Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Composite layers fabricated by in situ technique in iron castings

Olejnik E., Janas A., Kolbus A., Grabowska B.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 2

120-124

EN

The paper presents the results of studies on the development of 3 to 6 x 10−³ m thick composite layers in iron castings. The said layers are formed by an SHS reaction that occurs between the substrates, i.e. titanium and carbon, introduced into the mould. outcome is the synthesis of TiC carbides in a liquid alloy, where the hardness of these layers is 1950 MHV and the size ranges from 2 to 10 x 10 -6 m. Within the layer, locally coagulated clusters are formed. The stoichiometric mixture of titanium and carbon powders introduced to the mould, provokes changes in the alloy solidification conditions. This was confirmed by a DTA analysis, the results of which have indicated a change in the chemical composition of the alloy and local temperature rise in the reaction zone, amounting to 85 K respective of the remaining part of the casting.

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczące otrzymywania in situ warstw kompozytowych w odlewach z żeliwa. Powstają one w następstwie reakcji SHS (Self-Propagating High-Temperature Synthesis) zachodzącej pomiędzy wprowadzonymi do formy substratami, tj. tytanem i węglem. Inicjatorem reakcji jest zalewany do formy ciekły metal o temperaturze 1652 K. Wytworzone w wyniku burzliwej reakcji węgliki ulegają rozproszeniu w ciekłym metalu, tworząc po procesie krystalizacji osnowy warstwę kompozytową o grubości od 3 do 6 x 10-³ m. Wielkość uzyskanych faz ceramicznych o kształcie zbliżonym do owalnego wynosi od 2 do 10 x 10 -6 m. Tworzą one w obrębie warstwy lokalnie zwarte i skoagulowane formy, a ich maksymalna twardość wynosi 1950 MHV. Otrzymane krzywe TDA stopu bazowego oraz stopu zawierającego mieszaninę substratów reakcji SHS na dnie formy wskazują na różnice w procesie krystalizacji obu tych materiałów. Dotyczy to głównie krystalizacji stopu zawierającego substraty reakcji SHS, w którym obserwuje się brak efektu cieplnego wywołanego krystalizacją austenitu pierwotnego. Efekt ten widoczny jest w stopie bazowym. Wynik taki wskazuje na zmianę składu stopu wywołaną wprowadzonymi do formy proszkami, tj. tytanem i węglem. Ponadto silnie egzotermiczna reakcja syntezy węglików prowadzi do wzrostu temperatury w strefie reakcyjnej o 85 K.

2

Real kinetics of Fe-Al type intermetallic phases sintering analysis based on extended JMA model

Chojnacki M., Jóźwiak S., Karczewski K., Bojar Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

637-641

EN

Kinetics of iron aluminium intermetallic phases during pressure-less sintering assisted with Self-propagating High-temperature Synthesis (SHS) was analyzed in this paper. Compacts prepared from pure Fe and Al elemental powders (in atomic ratio of 50/50) also with addition of Mg (5 wt. % of base Fe-Al composition) were heated using the DSC equipment with three heating rates. Obtained complex DSC curves were separated into individual peaks resulting from particular intermetallic phases transformation which were further analyzed using extended for non-isothermal sintering conditions Johnson-Mehl-Avrami (JMA) model. Temperature dependent changes of the Avrami exponent were calculated and formation mechanisms of particular Fe-Al intermetallic phases were determined.

PL

W pracy analizowano zmiany kinetyki formowania żelazowo-aluminiowych faz międzymetalicznych podczas spiekania swobodnego przy udziale reakcji samorozwijającej się wysokotemperaturowej syntezy (SHS). Wypraski przygotowane z czystych proszków Fe i Al (w stosunku atomowym 50/50) oraz z dodatkiem Mg (5% mas. w stosunku do bazowej mieszaniny Fe-Al) podgrzane zostały z wykorzystaniem urządzenia DSC przy trzech szybkościach nagrzewania. Otrzymane złożone krzywe DSC rozdzielono na poszczególne piki pochodzące od konkretnych faz międzymetalicznych, które następnie analizowano z wykorzystaniem rozszerzonego na nieizotermiczne warunki spiekania modelu Johnsona-Mehla-Avramiego (JMA). Wyznaczono temperaturową zależność zmian współczynnika Avramiego oraz określono mechanizm formowania się poszczególnych faz międzymetalicznych Fe-Al.

3

Joining of Ni3Al Microcrystalline Foils by SHS Reaction

Durejko T., Jóźwik P., Bojar Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 4

1103--1109

PL

W pracy przedstawiono próbę otrzymywania złącz Ni3Al/FeAl/Ni3Al metodą spiekania folii Ni3Al z przekładką reaktywną w postaci mieszaniny czystych technicznie proszków żelaza i aluminium lub wypraski z proszków Fe i Al. Do spiekania wytypowano folie Ni3Al w dwóch stanach materiałowych – bezpośrednio po walcowaniu oraz walcowaniu i wygrzewaniu w temperaturze 1000 C i czasie do dwóch godzin. Spiekanie wstępne (etap pierwszy) przeprowadzono w temperaturze 620 C pod obciążeniem cyklicznie zmiennym inicjując objętościowo reakcje SHS (Self-Propagating High Temperature Synthesis). Etap drugi (spiekanie zasadnicze) polegał na swobodnym wygrzewaniu utrzymanych złącz w temperaturze 1250 C i atmosferze ochronnej argonu. Etap ten zrealizowano w dwóch wariantach: pierwszy – z szybkim grzaniem układu Ni3Al/FeAl/Ni3Al i wytrzymaniem w temperaturze przez 15 minut a następnie studzeniem w powietrzu i drugi – z grzaniem i studzeniem układu Ni3Al/FeAl/Ni3Al razem z piecem (łączny czas 1h). Uzyskane próbki poddano analizie metalograficznej na mikroskopie skaningowym, analizie wielkosci ziarna, składu chemicznego (punktowo oraz liniowo) oraz pomiarom mikrotwardosci. Na etapie spiekania wstepnego potwierdzono wystepowanie reakcji SHS. Badania metalograficzne ujawniły strefową budowę próbek. W zależności od zastosowanych wariantów obróbki cieplnej (spiekania zasadniczego) w strukturze złącza występuje od dwóch do osmiu stref przejściowych o różnym składzie chemicznym. Wariant pierwszy obejmujący gwałtowne grzanie i chłodzenie podczas etapu spiekania zasadniczego powoduje wzrost twardości w strefach przejściowych (do poziomu 360 HV), występowanie twardej, niewidocznej podczas obserwacji mikroskopowych strefy FeAl (473+56 HV) oraz pojawienie się lokalnych pęknięć na granicach pomiędzy fazą Ni3Al i strefa bezpośrednio do niej przyległa. W przypadku spiekania zasadniczego według wariantu drugiego mikrotwardosc w Ni3Al i strefach przejściowych jest porównywalna, natomiast w ziarnach FeAl wynosi 320+8 HV. Przeprowadzono rozpoznawcze badania rozrywania uzyskanych złącz, które potwierdziły wysoką jakość połączenia otrzymanego zgodnie z wariantem II. Dodatkowo przeprowadzono również udana próbę łączenia taśm Ni3Al z przekładką reaktywną Fe-Al poprzez impulsy wysokoprądowe.

EN

An attempt of obtaining Ni3Al/FeAl/Ni3Al joints via sintering of Ni3Al foil with a reactive spacer is described. The method is based on sintering technically pure iron and aluminium powders or Fe and Al P/M (Powder Metallurgy) compacts. For sintering the Ni3Al foils in two material conditions were selected – immediately after rolling and after soaking at the temperature of 1000 C for up to two hours. A presintering (stage one) was carried out at the temperature of 620 C under cyclic variable load which initiated volumetric reaction SHS (Self-Propagating High Temperature Synthesis). The second stage (basic sintering) relied on free soaking of obtained joints at the temperature of 1200 C in a protective argon atmosphere. This stage was carried out in two variants: the first variant – with fast heating of the Ni3Al/FeAl/Ni3Al system and maintaining in the temperature for 15 minutes and next slow cooling in air, and the second one - heating and cooling of the Ni3Al/FeAl/Ni3Al system in a furnace (total time – 1hour). The following parameters of obtained samples were analysed: metallographic analysis using scanning microscope, grain size, chemical composition (point and linear analysis), and microhardness. In the first stage (presintering) an occurence of the SHS reaction was confirmed. Metallography studies revealed a zonal structure of the samples. Depending on applied variants of heat treatment (in the basic sintering), from two up to eight transient zones with different chemical composition appear in the joint structure. The first variant including rapid heating and cooling during basic sintering causes increase in hardness in transient zones (up to the level of 360 HV), occurrence of a hard (473+56 HV), non-visible in microscopic observation FeAl zone, and an appearance of local cracks on boundaries between the Ni3Al phase and a zone directly adjacent to it. For the second variant of the basic sintering microhardness in Ni3Al and transient zones is comparable while for FeAl grains amounts to 320+8 HV. First recognizing tests on disruption of obtained joints were done. They confirmed high quality of joints produced in the variant II. Additionally, a successful attempt to bond Ni3Al strips with a Fe-Al reactive spacers using high-current pulses was performed.