Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Properties of Ni3Al–diamond composites sintered by Pulsed Plasma Sintering

Cymerman K., Michalski A., Pakieła Z., Moszczyńska D.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 2

88--92

EN

This study presents properties of Ni3Al–diamond composites sintered by Pulsed Plasma Sintering (PPS) with the participation of SHS reaction (Self-propagating High-temperature Synthesis). Ni3Al–diamond sinters were produced using Ni:Al (3:1 at.) powder mixtures with addition of 30 vol. % of diamond with grain size ranging from 16 to 60 μm. The sintering process was performed at 1000°C in 5 minutes under load of 100 MPa. Obtained sinters have above 99% theoretical density and show fine crystalline microstructure with relatively uniformed diamond particles, what can be observed in SEM images of polished and fracture surface. The fractures are brittle and have the intergranular character. The X-ray phase examinations have shown that each sinter contains Ni3Al, diamond and Ni3C. The sinters hardness was tested by the Vickers method and oscillated between 580 and 650 HV5. The average grain size of Ni3Al matrix in obtained composites ranged from 2.6 to 3.8 μm.

PL

Rosnące zapotrzebowanie na różnego rodzaju narzędzia skrawające skłania do poszukiwania nowszych i bardziej wytrzymałych materiałów. W przypadku narzędzi diamentowych, tj. takich z dyspersyjnie rozmieszczonymi cząstkami diamentu, bardzo ważną rolę odgrywa osnowa. Najczęściej stosowaną osnową są związki na bazie kobaltu i żelaza. Jednak ze względu na cenę, a przede wszystkim rakotwórczy wpływ na zdrowie, dąży się do wyeliminowania kobaltu. Materiałem mogącym go zastąpić mogą być związki z układu Ni–Al. Dużym zainteresowaniem naukowców w ostatnich latach cieszą się spiekane kompozyty Ni3Al z dodatkiem cząstek TiB2, TiC lub SiC.

2

Wpływ parametrów procesu CVD na mikrostrukturę i kinetykę wzrostu dyfuzyjnych warstw aluminidkowych wytworzonych na podłożu niklowym

Pytel M., Sieniawski J., Filip R., Zielińska M.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

683-686

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury dyfuzyjnych warstw aluminidkowych wytworzonych w niskoaktywnym procesie CVD na podłożu z niklu. Badano kinetykę tworzenia warstw aluminidkowych w procesach niskoaktywnych w zależności od parametrów procesu CVD, takich jak: czas, temperatura i wartość natężenia przepływu. Stwierdzono, że zarówno wzrost temperatury do 1050°C, jak również wydłużenie czasu procesu aluminiowania do 8 h prowadzi do zwiększenia grubości dyfuzyjnej warstwy aluminidkowej oraz zwiększenia stężenia aluminium na przekroju badanych warstw (w zależności odległości od powierzchni warstwy aluminidkowej), a także na powierzchni wytworzonych warstw.

EN

In the present work findings of the microstructure of diffusion aluminide layers formed in the low activity CVD process on substrate of nickel were presented. A kinetics of deposition aluminide coatings in low activity processes was being studied depending on CVD process parameters, so as the time, the temperature and the value of the rate of flow. It was found that increase of temperature to 1050°C, as well as extending the time for 8 h of aluminizing process causes the increase of thickness of diffusion aluminide coating and increase in the concentration of the aluminium of layers on the diameter examined (depending distances from the surface of aluminide layer), as well as of layers on the surface produced.

3

Processing, microstructure and properties of laminated Ni-intermetallic composites synthesised using Ni sheets and Al foils

Konieczny M., Mola R., Thomas P., Kopciał M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 3

693-702

EN

The laminated Ni-(NiAl3+Ni2Al3) and Ni-Ni2Al3 intermetallic composites were fabricated by reaction synthesis in vacuum using Ni sheets and Al foils. The aluminium layers were completely consumed due to the formation of intermetallic phases. The Ni-Al reaction at 620°C was studied by interrupting in steps the reaction process to observe the microstructural changes. The final microstructure consisted of alternating layers of intermetallic phases and unreacted nickel can be designed easily because the stable structures of the composites depend only on the treating time. Microstructural examinations using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and X-ray microprobe analysis (EDX) demonstrated that after 1h of treatment Ni2Al3 is the predominant intermetallic phase. The formation of the Ni2Al3 phase is thermodynamically favoured over the formation of the other phases and can be understood from the steps occurred through a series of solid state reactions. The tensile strength of the laminated composites increases with an increase of the volume fraction of the intermetallic products. However, it decreases after long heat treatment because the Ni2Al3/Ni2Al3 interfaces can very easily delaminate due to a very weak bonding caused by continuous Al2O3 inclusions. Observations show that the laminated composites exhibit a mixture of brittle fracture of intermetallics and ductile one of residual Ni layers.

PL

Używając blachy niklowej i folii aluminiowej wytworzono kompozyty warstwowe Ni-(NiAl3+Ni2Al3) oraz Ni-Ni2Al3. W wyniku reakcji syntezy zachodzących w temperaturze 620°C warstwy aluminium kompletnie przereagowały z częścią niklu i utworzyły fazy międzymetaliczne. Badano przebieg reakcji pomiędzy niklem i aluminium w temperaturze 620°C przerywając zachodzące reakcje i obserwując zmiany mikrostruktur. Stwierdzono, iż można łatwo sterować zmianami strukturalnymi wielowarstwowego kompozytu, gdyż zależą one jedynie od czasu wygrzewania. Badania z wykorzystaniem mikroskopu skaningowego, dyfraktometru oraz z zastosowaniem mikroanalizatora rentgenowskiego wykazały, że po 1 godzinie wygrzewania w 620°C dominującą fazą jest Ni2Al3, gdyż ma ona najniższą energię formowania w tej temperaturze. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytów warstwowych Ni-fazy międzymetaliczne wzrasta wraz z czasem wygrzewania, a co za tym idzie, wraz ze wzrostem objętości faz międzymetalicznych. Jednak gdy czas wygrzewania jest dłuższy niż 2 godziny wytrzymałość na rozciąganie kompozytów zaczyna spadać. Spowodowane jest to występowaniem Al2O3 na styku uformowanych warstw Ni2Al3/Ni2Al3 i ich łatwą delaminacją. Obserwacje mikroskopowe wykazały, że przełom kompozytów warstwowych charakteryzuje się mieszanym charakterem, częściowo kruchym (dla faz międzymetalicznych) i częściowo ciągliwym (dla warstw niklu).

4

Effect of carbon on structural changes in Ni3Al phase

Janas A., Olejnik E.

Archives of Foundry Engineering

|

2011

|

Vol. 11, iss. 4

65-68

EN

The paper presents diffraction and microscopic researches of a carbon influence on structural changes in Ni3Al phase. Ni3Al phase was acquired thanks to vacuum casting technology with a use of Exo-Melt process. A casting process was conducted in the atmosphere of argon. Two basic alloys were made with maintaining the nominal nuclear share equivalent to stoichiometry of Ni3Al phase. Next, carbon was instilled into the liquid alloy in the rate of 0,2% and 1,25% respectively for the first and for the second alloy. Final casts were cut into pieces and the samples were prepared in order to undertake and microscopic researches. Their phase composition was analyzed as well as their structural changes occurring within Ni3Al phase. Some changes along the lattice constants of Ni3Al phase were noticed, and they were 0,3580 nm and 0,3589 nm respectively for 0,2% C and 1,25% C. In the alloy consisting of 2,25% C a graphite (001) atomic plane was noticed. Its existence is connected with transgression in solubility limit of carbon in Ni3Al phase. This result was also confirmed by researches with SEM imaging, in which we observed numerous of separation of graphite of lamellar and nodular shape.

5

Wytwarzanie dyfuzyjnych warstw powierzchniowych na osnowie faz międzymetalicznych TixAly, NixAly oraz TixNiy na jednofazowym stopie tytanu alfa

Ossowski M., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1142-1146

PL

Stopy tytanu ze względu na właściwości: małą gęstość, wysoką odporność korozyjną, wysoką wytrzymałość właściwą, znajdują coraz szersze zastosowanie w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i energetycznym. Zakres zastosowania tych materiałów jest jednak w dużej mierze ograniczony niską odpornością na zużycie przez tarcie oraz utlenianie w temperaturze ?600°C, stąd też opracowywane są technologie wykorzystujące techniki inżynierii powierzchni, mające na celu wytwarzanie stabilnych termicznie, odpornych na utlenianie wysokotemperaturowe warstw powierzchniowych, zwiększających zakres zastosowania oraz trwałość elementów wykonanych z tych stopów. W artykule przedstawiono badania związane z wytwarzaniem dyfuzyjnych warstw powierzchniowych na bazie faz międzymetalicznych z układów Ti-Al, Ni-Al na modelowym jednofazowym stopie tytanu Grade 2 z wykorzystniem metod hybrydowych, łączących procesy nanoszenia powłok metalicznych Al, Ni z obróbką w warunkach wyładowania jarzeniowego. Wytworzenie warstwy na bazie faz międzymetalicznych ma na celu zwiększenie ochrony przed korozją wysokotemperaturową, twardości powierzchniowej i odporności na zużycie przez tarcie obrabianych stopów tytanu. Zaprezentowano wyniki badań mikrostruktury, składu fazowego oraz chemicznego, warstw wytworzonych przez obróbkę jarzeniową rożnych rodzajów powłok metalicznych.

EN

Titanium alloys due to their unique and advantageous properties like: low density, high corrosion resistance or high specific strength are becoming more and more widely applied in the aviation, automotive as well as power industry. However, the scope of titanium alloys applications is to a great extent limited on account of their low resistance to frictional wear and oxidation in temperatures ?600°C, thus technologies utilizing surface engineering techniques are being developed which aim at producing thermally stable and resistant to high temperature oxidizing surface layers that increase the scope of application and life-span on elements made of these alloys. This article presents research related to producing diffusive surface layers on titanium and its alloys on the basis of intermetallic phases of TixAly, NixAly, based on hybrid methods that join processes of producing metallic coatings Al, Ni by magnetron sputtering with glow discharge treatment. Producing of layers on the basis of intermetallic phases is aimed at increasing protection against high temperature corrosion, surface hardness, resistance to frictional wear of treated titanium alloys. The results of examinations of microstructure, phase and chemical composition of layers produced by the method of glow discharge treatment of various types of metallic coatings on titanium alloys as well as chosen properties of these layers will be presented.

6

Superstructure stability and site preferences in ΒNiAl doped with Fe, Co and Cr. Monte Carlo simulation

Oramus P., Biborski A., Kozubski R., Parliński K., Jochym P. T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

Vol. 52, iss. 1

33-40

EN

The formation energies of single point defects and pairs of point defects in B2-ordered NiAl-C (C = Fe, Co, Cr) intermetallic compound were calculated “ab initio” within the density functional theory. Subsequently, effective nearest-neighbour (nn) atomic pair-interaction energy parameters in the systems were estimated by interpreting the “ab-initio” calculated energies in terms of Ising Hamiltonian. The parameters were then used in Monte Carlo (MC) simulations of equilibrium distributions of ternary-admixture atoms C over the NiAl-C superstructure at non-zero temperatures. Three variants of C-atom substitution were applied: (i) substitution for Ni atoms; (ii) substitution for Al-atoms; (iii) equivalent substitution for both Ni and Al atoms. Admixture of Fe and Co atoms to NiAl according to variants (i) and (iii) resulted in an increase of B2-superstructure stability; in the remaining cases the superstructure was always destabilised. The simulations showed particular site-occupation preferences of C atoms in NiAl and the competition between chemical ordering and the drift of C-atoms towards preferred lattice sites. Immiscibility of Cr atoms in NiAl showed-up as a strong clusterisation tendency of these atoms.

PL

Energie tworzenia pojedynczych defektów punktowych oraz ich par w układach NiAl-C (C = Fe, Co, Cr) z nadstrukturą typu B2 obliczono “z pierwszych zasad” metodą funkcjonału gęstości. Energie te, poprzez przyrównanie ich wartości do odpowiednich formuł wynikających z modelu Isinga, posłużyły do wyznaczenia efektywnych wartości parametrów oddziaływania par atomów w pierwszej strefie koordynacyjnej badanych układów. Parametrów tych użyto następnie w dynamicznych symulacjach Monte Carlo temperaturowych zależności równowagowych rozkładów atomów domieszki C w nadstrukturze układów NiAl-C przy zastosowaniu 3 wariantów podstawiania atomów domieszki: (i) za atomy Ni; (ii) za atomy Al; (iii) w równej proporcji za atomy Ni i Al. Stwierdzono, iż wprowadzenie domieszek do badanych układów wpływa na stabilność nadstruktur: w ogólności stabilność nadstruktury ulega obniżeniu. Wyjątek stanowią przypadki NiAl-Fe oraz NiAl-Co, gdzie domieszki Fe i Co wprowadzane są wg wariantów (i) i (iii). W przypadkach tych obserwuje się zdecydowane wzmocnienie stabilności nadstruktury B2 układu. Symulacje komputerowe wykazały również konkretne preferencje obsadzeń wezłów poszczególnych podsieci nadstruktury NiAl przez atomy domieszki. Obserwowano też współzawodnictwo pomiędzy procesem porzadkowania atomowego i dryfem atomów C w strone preferowanych węzłów sieci krystalicznej. Ograniczona mieszalność atomów Cr w układzie NiAl ujawniła się w postaci silnej tendencji tych atomów do tworzenia klastrów.

7

Analysis of grain size effect on tensile properties of Ni3Al - based intermetallic strips

Jóźwik P., Bojar Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

Vol. 52, iss. 2

321-327

EN

The results of investigation of grain size effect on mechanical properties of Ni3Al – based intermetallic strips measured in a tensile test at room temperature in air have been shown in the paper. Thin intermetallic strips with average grain size of 1, 5, 7, 26, 43 and 83 micrometers prepared by cold rolling and heat treatment at parameters chosen on the basis of our earlier completed recrystallization maps have been used for tensile tests. It has been stated that increasing of basic γ’ phase grain refinement caused intensive increase of tensile yield strength (TYS) and lower increase of ultimate tensile strength (UTS). The highest effectiveness of grain boundary strengthening has been found for average grain size up to 10 micrometers and was connected with a strong reduction of intermetallic material plasticity as well with increasing of its elasticity finding expression in TYS/UTS ratio. However, even for extremely fine-grained Ni3Al sample (average grain size approximately 1 micrometer) a value of ultimate tensile elongation obtained at room temperature in air (“hard conditions” for intermetallic alloys sensitive to environmentally influenced brittleness) was still high – approximately 30% at tensile yield strength above 1200 MPa. The results obtained (for recrystallized Ni3Al) were much better then those for appropriate alloys described in literature. In the analyzed grain size range, a classic exponential dependence of yield strength on average grain size was confirmed. Tension test results were in good correlation with fracture structure. It has been stated that fractures of samples with different grain size were quite similar and mixture-type. There was cleavage fracture via micro-volume of each grain, related to ductile fracture via microregions along grain boundaries. For all tested range of grain sizes a fraction of ductile fracture microregions was high, but higher for coarse-grained samples with ultimate elongation ran into 70%. A dependence of a phase structure (a fraction of γ disordered phase) and degree of γ’ phase ordering on mechanical properties and fracture in a tensile test at room temperature in air was also discussed in the paper.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu wielkości ziarna na parametry wytrzymałościowe taśm ze stopu na osnowie fazy międzymetalicznej Ni3Al mierzone w próbie statycznego rozciągania, w temperaturze pokojowej, w atmosferze powietrza. Po szczegółowej analizie morfologii budowy ziarnowej materiału w stanie po wygrzewaniu rekrystalizującym prowadzonym przy wykorzystaniu map rekrystalizacji opracowanych we wcześniejszych badaniach do analizy wybrano próbki o średniej wielkości ziarna: 1 µm, 5 µm, 7 µm, 26 µm, 43 µm i 83 µm. Stwierdzono, wraz ze wzrostem stopnia rozdrobnienia fazy γ’ stanowiącej osnowe badanego materiału, intensywny przyrost granicy plastyczności oraz mniej intensywny przyrost doraźnej wytrzymałości na rozciąganie. Wykazano, że największa skuteczność umocnienia granicami ziaren (poprzez rozdrobnienie ziarna) ma miejsce w przedziale wielkości ziarna do ok. 10 µm, co odpowiada jednocześnie, zachodzącemu równolegle intensywnemu zmniejszeniu plastyczności materiału i zwiększeniu jego „wydolności sprężystej” wyrażonej stosunkiem Re/Rm. Jednak nawet dla skrajnie drobnoziarnistego stopu (średnia sśednica ziarna około 1 µm) wydłużenie uzyskiwane w próbie rozciągania prowadzonej w temperaturze otoczenia w powietrzu (bardzo ważne czynniki ”obciążające” wyniki uzyskiwane dla próbek stopów intermetalicznych) jest bardzo wysokie, bo bliskie 30%, przy także wysokiej granicy plastyczności powyżej 1200 MPa. Uzyskane wyniki, dla stopu w stanie równowagowym (po rekrystalizacji), są nieporównywalnie korzystniejsze od odpowiadajacych im nielicznych danych dostępnych w literaturze. Potwierdzono także, w rozpatrywanym przedziale wielkości ziarna, ”klasyczny” przebieg wykładniczej zależności granicy plastyczności od wielkości ziarna. Wyniki badań statycznego rozciągania korespondują z budową fraktograficzną powierzchni przełomów. Stwierdzono, że przełomy badanego stopu w stanie bez umocnienia ale przy zróżnicowanej wielkości ziarna wykazują wiele wspólnych cech budowy – są efektem pękania łupliwego w mikroobszarach i pękania ciągliwego stref granic ziaren, natomiast różnią się udziałem obu tych składowych. Przełomy badanego stopu, w całym rozpatrywanym przedziale wielkości ziarna, charakteryzują się dużym udziałem odkształcenia plastycznego w granicach ziaren – zauważalnie większym dla ziarna o większych rozmiarach pozwalającym na uzyskanie wydłużenia równomiernego na poziomie 70%. Dyskutowano także problem wpływu budowy fazowej (udział nieuporządkowanej fazy γ) oraz zmian stopnia uporzadkowania podstawowej fazy γ’ na właściwości mechaniczne i budowe przełomów w próbkach po rozciąganiu w temperaturze pokojowej, w atmosferze powietrza.

8

Abrasive wear of Ni3Al - based intermetallic alloy

Bojar Z., Jozwik P., Pakowski C.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2004

|

Vol. 9, no spec.

21-26

EN

Resistance to abrasive wear of Ni3Al - based intermetallic alloy with the alloying additions of Zr and B was investigated using "pin-on-disc" method at room temperature. It has been found that abrasive wear resistance of investigated alloy strongly depends on a degree of homogenisation of its structure (predominantly chemical homogenisation and probably a level of ordering) and does not depend on a shape and size of crystallites/grains in their structure. Samples with structure modified by homogenisation treatment or by cold rolling followed by recrystalization showed excellent wear resistance in opposite to as-cast or cold rolled condition. Even though cold working significantly increases (doubled - in comparison to as-cast condition) level of Ni3Al alloy hardening, an abrasive wear resistance for this case is the lowest among all investigated samples. Finally a relationship: the highest hardness of Ni3Al alloy the lower its abrasive wear resistance was observed.

9

High temperature deformation behaviour of a directionally solidified Ni3Al - based alloy

Wierzbiński S., Lapin J., Czeppe T.

Archives of Metallurgy

|

1999

|

Vol. 44, iss. 2

221-237