Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

FGMs generated method SHSM

Fraś E., Olejnik E., Janas A., Kolbus A.

Archives of Foundry Engineering

|

2009

|

Vol. 9, iss. 2

123-128

EN

In this study, a new SHSF (Self-Propagating High-Temperature Synthesis in Mould) process of synthesis of the functionally gradient materials (FGMs) was described. The said method enabled generating a thin, sub-surface layer of the MMC type in two alloys, i.e. in cast iron/NbC and Ni3Al/NbC systems. The layer was composed of fine-dispersed niobium carbides present in high volume content. The cast iron/NbC and Ni3Al/NbC materials fabricated by the SHSF process were next subjected to metallographic and structural examinations, combined with testing of mechanical properties.

2

Odlewane kompozyty „in situ” Ni3Al/MeC (Me-W, Zr)

Fraś E., Janas A., Kolbus A., Olejnik E.

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 18/1

317--324

PL

Kompozyty o osnowie metalowej (MMCs), umacniane dyspersyjnymi cząstkami traktowane jako materiały zaawansowanej techniki są w centrum zainteresowania wielu ośrodków naukowo-badawczych. Wśród tych materiałów, interesującą i ważną grupę stanowią tzw. kompozyty „in situ” zwane także kompozytami drugiej generacji. W kompozytach „in situ” fazy wzmacniające powstają wskutek różnych reakcji przebiegających w ciekłym metalu, w jednym procesie metalurgicznym. Właściwości użytkowe tych materiałów zależą od typu, wielkości i udziału objętościowego cząstek fazy zbrojącej, rodzaju osnowy, oraz od metody ich wytwarzania. Zwykle osnową kompozytów metalowych są: czyste aluminium, magnez, tytan, kobalt, miedź bądź stopy tych metali. Jako fazy wzmacniające, stosuje się wysokotopliwe ceramiczne związki o dużej twardości, takie jak: węgliki, borki i azotki takich pierwiastków jak: tytan, hafn, wanad, wolfram, molibden, cyrkon lub niob. W pracy przedstawiono technologię wytwarzania nowej generacji odlewanych kompozytów in situ na osnowie fazy międzymetalicznej Ni3Al, umacnianych węglikami cyrkonu i wolframu. Przeprowadzono badania strukturalne kompozytów oraz analizę kinetyki wzrostu cząstek fazy umacniającej, na przykładzie węglika wolframu. Na osnowę wybrano związek międzymetaliczny Ni3Al, uplastyczniony dodatkiem 0,05% wag.[1] boru, a jako fazę wzmacniającą zastosowano wysokotopliwe węgliki Zr i W, wygenerowane metodą SHSB [2]. Wybór jako osnowy fazy międzymetalicznej Ni3Al podyktowany został m.in. możliwością jej uplastycznienia mikrododatkiem boru oraz wysoką odpornością na utlenianie w szerokim zakresie temperatury, a także specyficzną cechą polegającą na wzroście właściwości wytrzymałościowych wraz ze wzrostem temperatury w zakresie 923-1123 K. Inne cechy charakterystyczne fazy Ni3Al, to wysoka odporność na pełzanie i zużycie trybologiczne, jak również podwyższona odporność na erozję kawitacyjną. Taki dobór materiału osnowy, gwarantuje dodatkowo uzyskanie korzystnego wskaźnika wytrzymałości względnej, Rm/ρ w kompozytach Ni3Al/MeC.

EN

Particulate-reinforced metal matrix composites are commonly considered to be the advanced materials of high technology, and as such are the main object of interest of numerous research and development centres. Among these materials, a very interesting and important group are the so called composites „in situ”, regarded as composites of the second generation. In composites „in situ” the reinforcing phases are created in one metallurgical process due to various reactions proceeding in molten metal. The useful properties of these materials depend on the type, size and volume fraction of the particles of the reinforcing phase, on the selected type of matrix material, and on the method of fabrication. In most cases, the matrix of metal composites is formed of the following materials: pure aluminium, magnesium, titanium, cobalt, copper, or respective alloys of these metals. As reinforcing phases are applied high-melting point and very hard particles of the ceramic compounds, like carbides, borides and nitrides of titanium, hafnium, vanadium, tungsten, molybdenum, zirconium, or niobium. In this paper a technology used to fabricate cast composites in situ of the new generation based on an intermetallic phase Ni3Al reinforced with carbides of both zirconium and tungsten has been described. The object of the presented research is a description of the composite structure and analysis of the kinetics of growth of the particles of a reinforcing phase, taking as an example tungsten carbide.

3

Granice międzyfazowe osnowa-cząstka wzmacniająca w wybranych kompozytach „in situ” i „ex situ”

Fraś E., Janas A., Kolbus A., Olejnik E.

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 18/1

297--304

PL

Podczas wytwarzania kompozytów MMCs wzmocnionych cząstkami pojawiają się problemy optymalizacyjne związane z charakterem granic międzyfazowych osnowa-cząstka wzmacniająca, np. przy syntezie węglika tytanu w kompozytach „in situ” Al/TiC, Al/TiB2, Ni3Al/TiC powstają duże naprężenia wewnętrzne, wynikające z różnic w wielkości współczynników rozszerzalności termicznej i modułów sprężystości [1, 2]. Naprężenia te mają istotny wpływ na właściwości mechaniczne kompozytów [3, 4, 5]. Dodatkowy problem, to reaktywność układu cząstka-osnowa co zaobserwowano w kompozycie ZA27/NiAl. Mikrostruktura i właściwości granicy rozdziału faz w kompozytach Al/TiC i Al/TiB2 (wytworzonych metodą SHSB) [6] były przedmiotem badań przy zastosowaniu transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Badano naprężenia wewnętrzne osnowy w pobliżu cząstek TiC i TiB2. Wykorzystując mikroskopię skaningową i mikroanalizę rentgenowską określono niejednorodność składu chemicznego na granicy cząstka-osnowa dla kompozytów: Ni3Al/TiC (otrzymanego metodą SHSB), AlSi/SiC (otrzymanego metodą infiltracji samorzutnej) i ZA27/NiAl otrzymanego (metodą mieszania.)

EN

During fabrication of particulate-reinforced MMCs some problems may arise as regards the optimisation of matrix-particle interphase boundaries, e.g. during the synthesis of titanium carbide in Al/TiC, Al/TiB2, and Ni3Al/TiC composites "in situ" high internal stresses are formed as a result of differences in the coefficients of thermal expansion and moduli of elasticity [1, 2]. The stresses exert an important effect on the mechanical properties of composites [3, 4, 5]. The additional problem is a reactivity of the matrix-particle system, observed in the ZA27/NiAl composite. The microstructure and properties at the interphase boundaries in Al/TiC and Al/TiB2 composites (fabricated by the SHSB process) [6] were the object of research using transmission electron microscopy. The internal stresses in the matrix in the vicinity of TiC and TiB2 particles were examined. Applying scanning electron microscopy and X-ray microanalysis, the non-homogeneity of chemical composition at the matrix-particle interphase boundary was determined for the following composites: Ni3Al/TiC (fabricated by SHSB), AlSi/SiC (fabricated by spontaneous infiltration), and ZA27/NiAl (fabricated by stirring.)

4

Structure and properties of cast Ni3Al/TiC and Ni3Al/TiB2 composites. Part I. SHSB method applied in fabrication of composites based on intermetallic phase Ni3Al reinforced with particles of TiC and TiB2

Fraś E., Janas A., Kurtyka P., Wierzbiński S.

Archives of Metallurgy

|

2003

|

Vol. 48, iss. 4

384-408

EN

Using SHSB technique, composites "in situ" based on intermetallic phase ni3Al reinforced withparticles of titanium carbides or borides were fabricated. The reinforcing phase was generated by spontaneous exothermic reaction proceeding in metal bath in a metal/non-metal powdered briquette. Thus fabricated composites were free from porosity, possessed high thermodynamic stability and were characterised by absence of chemical reactions at the matrix-reinforcing particle phase boundary, which effectively prevented structure degradation under high-temperature service conditions.

PL

Metodą SHSB wytworzono kompozyty "in situ" na osnowie fazy międzymetalicznej Ni3Al wzmacnianej cząstkami węglików lub borków tytanu, przy czym fazę wzmacniającą wygenerowano w trakcie samorzutnej reakcji egzotermicznej w brykiecie proszkowym metal-niemetal w kąpieli metalowej. Wytworzone kompozyty charakteryzowały się brakiem porowatości, wysoką stabilnością termodynamiczną, jak również brakiem reakcji chemicznych na granicy osnowa- cząstka wzmacniająca, co pozwalało na wyeliminowanie degradacji struktury w warunkach wysokotemperaturowej eksploatacji.

5

SHSB processing and properties of Al/TiC "in-situ" composites

Fraś E., Wierzbiński S., Janas A., Lopez H. F.

Archives of Metallurgy

|

2001

|

Vol. 46, iss. 4

407-423

EN

A low temperature variant of the self-propagating high temperature synthesis (SHSB. Where the B stands for bath was described and applied to processing "in-situ" AI-TiC composites. It was established that during the SHSB, the undesirable Al4C3 compound, which tends to react with the environment, accompanies the appearance of the TiC one. The Al carbides arc responsible for the degradation of the composite properties by increasing its volume to a large extent. In order to reduce the amounts of the Al4C3 a method has been proposed. The results of structure analysis, as well as strength and abrasion properties have been reported.

PL

W pracy opisano nowy wariant procesu syntezy kompozytów Al/TiC za pomocą samorozprzestrzeniającej się wysokotemperaturowej reakcji egzotermicznej (SHS). Powyższy wariant otrzymywania kompozytów zrealizowano z wykorzystaniem kąpieli aluminiowej i nazwano jako metodę SHSB, gdzie B oznacza kąpiel. Stwierdzono, że podczas syntezy kompozytów metodą SHSB nie tylko otrzymuje się węglik tytanu umacniający aluminum lecz również węgliki aluminium. Węgliki aluminium są niepożądanym składnikiem struktury kompozytów, gdyż wskutek reakcji z atmosferą, jej produkty powiększają swą objętość co prowadzi do rozsypywania się kompozytów. Opracowano metodę minimalizacji ilości niepożądanego węglika aluminium. W pracy podano również wyniki badań strukturalnych, wytrzymałościowych oraz zużycia abrazyjnego otrzymanych kompozytów.