Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Microstructural characterization of the reaction product region formed due to the high temperature interaction of ZnO[0001] single crystal with liquid aluminum

Wojewoda-Budka J., Sobczak N., Stan K., Nowak R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

351--355

EN

The study was focused on the microstructure characterization at the micro- and nano scale of the reaction product region (RPR) formed due to the interaction between the liquid aluminum and ZnOSC [0001] single crystalline substrate at 1000ºC. The research was carried out on the Al/ZnO couple produced by the sessile drop method under vacuum within two different procedures: 1) classical contact heating and cooling; 2) pushing drop procedure allowing opening the Al/ZnO interface at the test temperature and, therefore, prevent influence of cooling with Al drop on interface structure. The microstructure observations of the sample after using classical contact heating procedure revealed the formation of the RPR of ~50 μm in thickness extending into the ZnOSC single crystal substrate. It was composed of the ceramic α-Al2O3 and metallic Al(Zn) mutually interpenetrating lattices, typical for the C4 type structure. Additionally, at the ZnO/RPR interface, the presence of a thin (~250 nm) layer of the metastable δ-Al2O3was detected. The obtained results were compared with experimental data found for the sample after pushing drop procedure resulting in the formation of two layers of ZnAl2O4 spinel and alumina, exhibiting strong epitaxial growth. The selected area diffraction patterns clearly evidenced that the crystal structure of formed Al2O3 corresponds to the tetragonal δ-phase.

PL

W pracy scharakteryzowano mikrostrukturę w skali mikro i nano strefy produktów reakcji (SPR) powstałych w wyniku oddziaływania pomiędzy ciekłym aluminium i monokrystalicznym podłożem ZnOSC o orientacji [0001] w 1000ºC. Badania przeprowadzono dla pary Al/ZnO wytworzonej w próżni metoda kropli leżącej przy zastosowaniu dwóch procedur: 1) klasycznej, wspólnego nagrzewania i chłodzenia, 2) przepychania kropli, umożliwiającej otwarcie granicy rozdziału Al/ZnO w temperaturze badania, a tym samym uniknięcia wpływu chłodzenia kropli Al na jej strukturę. Obserwacje mikrostruktury próbki po zastosowaniu klasycznej procedury wspólnego wygrzewania wykazały powstanie SPR o grubości około 50 μm wewnątrz podłoża ZnO. Składała się ona z dwóch wzajemnie przenikających się sieci ceramicznej α-Al2O3 i metalicznej Al (Zn), typowych dla struktury C4. Dodatkowo, na granicy ZnO/RPR wykryto obecność cienkiej (~250 nm) warstwy metastabilnej odmiany δ-Al2O3. Uzyskane wyniki porównano z danymi doświadczalnymi znalezionymi dla próbki po procedurze przepychania kropli, która skutkowała w tworzeniu sie dwóch warstw wykazujących silnie epitaksjalny wzrost: spinelu ZnAl2O4 oraz tlenku aluminium. Dyfrakcje elektronowe pokazały, ze struktura krystaliczna utworzonej Al2O3 odpowiada tetragonalnej fazie delta.

2

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.

3

Wpływ orientacji wydzieleń węglikowych na zużycie ścierne kompozytów in situ typu Fe - C - Cr

Lisica A.

Logistyka

|

2009

|

nr 3

CD-CD

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań tribologicznych dotyczących kompozytów in situ typu Fe - C - Cr zawierających 18% chromu. Badania zużycia ściernego tych materiałów przeprowadzono w różnych płaszczyznach w stosunku do ukierunkowanych wydzieleń węglikowych. Z badań wynika, że orientacja struktury nie wywiera istotnego wpływu na zużycie ścierne. Najkorzystniejsze z punktu widzenia zużycia ściernego są stopy o najmniejszej zawartości węgla.

EN

Results of tribological investigations concerning composites in situ of the type Fe – C – Cr which contain 18% of chromium are presented. Abrasive wear investigation on the materials was conducted on various surfaces in relation to oriented precipitated carbides. The investigation shows that structure orientation does not have any significant effect on abrasive wear. It has been shown that the best from the point of view of frictional wear are the alloys with the lowest carbon content.

4

Kompozyty o osnowie aluminium zbrojone dyspersyjnymi fazami azotkowymi

Dyzia M., Śleziona J.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 3

269-273

PL

Azotek aluminium (AlN) jest coraz częściej stosowany jako faza zbrojąca w kompozytach o osnowie będącej stopem aluminium. Uzyskanie efektu zbrojenia dyspersyjnego możliwe jest poprzez wykorzystanie mechanizmów reakcji in situ pomiędzy aluminium a reagentami zawierającymi azot. Duże znaczenie ma również dobra zwilżalność oraz brak reakcji z ciekłym aluminium powstających faz azotkowych, które są bardziej stabilne niż proszek AlN wprowadzany do osnowy metodami ex situ. W technologiach z ciekłą osnową metalową realizuje się najczęściej procesy w układzie ciecz-gaz lub ciecz-ciało stałe. Reakcja aluminium z azotem jest egzotermiczną i termodynamicznie prawdopodobną w szerokim zakresie temperatury. W temperaturze 700°C entalpia tworzenia (H) azotku aluminium wynosi - 658,99 kJ ź mol-1, a energia swobodna Gibbsa ([delta]G) - 215 kJ ź mol-1. Na proces azotowania mają wpływ takie czynniki, jak: rozpuszczalność azotu w ciekłym aluminium i jego stopach, efekt pasywacji, reakcyjność gazów lub mieszanin gazów używanych do procesu (N2, NH3), dodatki stopowe, atmosfera reakcji, temperatura i ciśnienie procesu. Odpowiedni dobór warunków reakcji in situ umożliwia uzyskanie odpowiedniego składu fazowego i morfologii zbrojenia. Praca dotyczy możliwości wykorzystania bezpośredniej reakcji pomiędzy ciekłym aluminium a azotem w warunkach podwyższonego ciśnienia tego gazu. Proces azotowania stopu aluminium z dodatkiem 3% magnezu realizowano w komorze reakcyjnej umożliwiającej uzyskanie podwyższonego ciśnienia azotu (300 kPa). W wyniku wygrzewania stopu osnowy przez jedną godzinę w temperaturze 1000°C uzyskano produkty reakcji tylko na powierzchni próbki, natomiast pięciogodzinny proces zakończył się całkowitym przereagowaniem komponentów i wytworzeniem azotków aluminium, co potwierdziły badania rentgenograficzne i analiza EDS.

EN

Aluminium nitride is expected to be favourable reinforcement phase for aluminium matrix compostes. Reinforcement effects could be obtained when particles formed by in situ process were sized less then 1 žm and disposed uniformly in the matrix. More important is good wettability obtained AlN phases, lack of reaction with liquide aluminium and better chemical stability then AlN powder introduced to matrix by ex situ methods. During the liquid-phase process liquid-gas and liquid-solid reactions between aluminium and reacting substance containing nitride were realized. According to thermodynamically point of view, aluminium nitriding is an exothermic process and is quite energetically favourable throughout a wide range of temperatures. At 700° C, the process enthalpy for reaction amounts to - 658.99 kJ ź mol-1, while free enthalpy amounts to 215 kJ ź mol-1. The nitriding process is influenced by factors such as nitrogen's solubility in liquid aluminium and its alloys, passivation effect, reactivity of gases or gas mixtures used for the process (N2, NH3), alloying additions, reaction atmosphere, process temperature and pressure. Proper control of synthesis process leads to the formation expected reinforcement phases and they morphology. Presented results of researches concerning possibilities of obtaining ultrafine aluminium nitride particles via in situ reaction between liquid aluminium alloys (with 3% addition of Mg) and nitrogen gas in higher pressure (300 kPa). During 1 hour nitridation process at 1000°C the layer of reaction products was obtained, while the reaction was take 5 hours components react completely. Presence of Al-N system phases were confirmed by XRD and EDS analisys.

5

Determining the applicability of liquid alloy nitriding in fabrication of Al-AlN particle composites

Śleziona J., Dyzia M.

Archives of Foundry Engineering

|

2008

|

Vol. 8, iss. 3s

134--138

EN

One of the possible techniques of the fabrication of dispersion-hardened composites is by in situ reaction between the liquid alloy and gas. The study presents the results of the research on nitriding of liquid aluminium alloy containing Mg and Ti as alloying elements under the conditions of high pressure comprised in the range of 150-1000hPa at the temperature of up to 1100oC. It has been stated that under the applied conditions of the synthesis it is possible to obtain the AlN nitride, but it is formed on the liquid alloy surface and as a deposit on the surface of the crucible. Some results of the analysis of the phase constitution obtained in the fabricated products were presented along with the structure of these products.

6

Odlewane materiały kompozytowe

Lisica A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją

|

2004

|

Nr 1

27-33

PL

Materiały kompozytowe stanowią nową klasę materiałów konstrukcyjnych o coraz szerszym zastosowaniu we współczesnej technice. Pośród nich wyróżniają się kompozyty o osnowie metalowej, które mogą być stosowane w temperaturze znacznie wyższej niż inne materiały tej klasy. Szczególnie interesujące są odlewane materiały kompozytowe, zwane kompozytami in situ. Podczas ich wytwarzania nie występują skomplikowane stadia pośrednie odpowiedniego przygotowania elementów umacniających i łączenia ich z osnowa. Technologia otrzymywania takich materiałów polega na jednostopniowym procesie kierunkowego krzepnięcia stopów eutektycznych. Z literatury i badań własnych wynika, że właściwości kompozytów in situ mogą być dostosowywane do wymagań przez odpowiednie sterowanie parametrami procesu krystalizacji kierunkowej. Stąd ciekawe możliwości ich wykorzystania.

EN

Composite materials constitute a new class of construction materials that can be widely applied in contemporary technology. Among them, metal-matrix composites stand out since they can be applied in higher temperatures as compared with other materials in this class. However, composite casting materials, so-called in situ composites, are particularly interesting. Their manufacture process eliminates complicated intermediate stages concerning the appropriate preparation of strengthening elements and joining them with a matrix. The technology of obtaining such materials consists in a single-stage process of the directional solidification of cutectic alloys. Literature and own research have proved that the properties of in situ composites may be adjusted according to requirements by the appropriate control of variables in the process of directional crystallisation. Hence, they may be used in a number of interesting ways.