Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Prospects of using mechanochemical syntheses in the fabrication of composite powders for tribotechnology

Sikora T., Wieczorek-Ciurowa K.

Czasopismo Techniczne. Chemia

|

2014

|

R. 111, z. 1-Ch

101--107

EN

The aim of tribotechnological research is the reduction of tribo-couple wear through the optimization of the functional properties of the materials. Polymer matrix composites enriched by powdered materials (e.g. metal-ceramic composite powders) have a wide range of applications in the field of tribotechnology. The possibilities of producing such fillers via green, environmentally-friendly syntheses using the high-energy ball milling process are presented.

PL

Optymalizacja właściwości użytkowych w oparciu o ograniczenie zużycia powierzchni par trących jest przedmiotem badań tribotechnologii. Szerokie zastosowanie w tej dziedzinie znajdują materiały kompozytowe z osnową polimerową, uszlachetniane materiałem proszkowym, m.in. proszkami kompozytowymi metaliczno-ceramicznymi. Przestawiono możliwości wytwarzania takich napełniaczy na drodze ekologicznych syntez z użyciem wysokoenergetycznego procesu mielenia.

2

Structural analysis of composite powders obtained from recycled material

Suśniak M., Karwan-Baczewska J., Dutkiewicz J., Actis Grande M.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 2

86--89

EN

In presented paper a technology of production of a composite powder from recycled aluminum alloy (AlSi5Cu2) chips using Powder Metallurgy (PM) has been investigated. Mechanical alloying technique was used to mill the blended powder (AlSi5Cu2 + 10 wt % SiC) under argon atmosphere in a high-energy ball mill. After milling the structure of powders mixtures has been investigated using scanning electron microscopy (SEM) and light optical microscopy (LOM). The structural investigations show that homogeneous distribution of SiC reinforcement in the matrix was obtained due to mechanical alloying technique for 20÷40 h. Light microscope observations showed that particle size of obtained composite powder decreased from 200 to about 3 μm. Mechanical properties of the powder were evaluated using microhardness measurements. The microhardness of 40-hour milled powder (AlSi5Cu2 + 10 wt % SiC) attains 350 HV0.025. The influence of the time of mechanical alloying on the selected properties and the structure of composite powders were discussed in detail.

PL

W artykule przedstawiono metodę otrzymywania proszku kompozytowego z wiórów stopu aluminium AlSi5Cu2 z dodatkiem 10% mas. SiC, wykorzystując technologię metalurgii proszków. Mechaniczną syntezę przeprowadzono w wysokoenergetycznym młynie kulowym w atmosferze argonu. Analizę strukturalną wytworzonego proszków wykonano za pomocą mikroskopu świetlnego oraz skaningowego mikroskopu elektronowego. Badania metalograficzne potwierdziły, że proces mechanicznej syntezy prowadzony od 20 do 40 godzin umożliwił uzyskanie proszku kompozytowego o jednorodnym rozkładzie SiC. Jak wykazały badania, podczas mielenia następuje zmniejszenie wielkości cząstek z 200 do 3 μm. Właściwości mechaniczne proszku zbadano poprzez pomiar mikrotwardości. Mikrotwardość proszku mielonego przez 40 godzin zwiększa się do 350 HV0,025. Określono również wpływ czasu mielenia na wybrane właściwości i strukturę wytworzonego proszku.

3

The influence of mechanical alloying on the properties and fragmentation of aluminium powder obtained from recycled material

Suśniak M., Dutkiewicz J., Pietrzak K., Karwan-Baczewska J.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 1

13-16

EN

The paper presents a method for obtaining powder from recycled aluminum by the process of mechanical alloying. At first recycled materials of based on aluminum chips were investigated by: the analysis of chemical composition, the distribution of particle size, the definition of particles shape and selected technological properties. Then aluminum chips were alloyed by increasing amount of SiC powders (7, 10, 20, 40 wt %) and Zr (2 wt %), next were milled with the aim of producing mechanical alloying. Prepared mixtures were mechanically alloyed (MA) in a high energetic mill Fritsch Pulverisette P5/4 during 20 and 40 hours. After milling all powders mixtures were examined by a light microscope (Fig. 3÷7) and scanning electron microscopy (Fig. 1, 8). Then all produces mixtures were compacted under a different pressures (190, 250, 280, 310 MPa) and the green density of components was measured by a geometrical method (Fig. 11). The influence of the mechanical alloying parameters on the properties of the aluminum matrix powders were analyzed in details. Powders were also analyzed by means of Differental Thermal Analysis in order to evaluate an eventual liquid phase formation temperature (Fig. 10).

PL

W artykule przedstawiono metodę otrzymywania proszku kompozytowego z wiórów stopów aluminium pochodzących z recyklingu. Materiał odpadowy oczyszczono oraz poddano analizie składu chemicznego, określono wielkość i kształt cząstek oraz wybrane właściwości technologiczne, tj. gęstość nasypową, gęstość nasypową z usadem, sypkość. Następnie mieszaniny na bazie wiórów aluminiowych z dodatkiem cyrkonu (2% mas.) oraz węglika krzemu w ilościach 0, 7, 10, 20, 40% mas. poddano procesowi mechanicznej syntezy. Mielenie przeprowadzono w młynku typu Fritsch Pulverisette P5/4 przez 20 h i 40 h. Badania metalograficzne proszków przeprowadzono za pomocą mikroskopu świetlnego (rys. 3÷7) oraz skaningowego mikroskopu elektronowego (rys. 1, 8). Proszki prasowano na zimno (190, 250, 280, 310 MPa) w celu określenia gęstości metodą geometryczną (rys. 11). Określono wpływ parametrów procesu mechanicznej syntezy na właściwości otrzymanych proszków kompozytowych. Określono temperaturę tworzenia się fazy ciekłej w mieszaninach metodą termicznej analizy różnicowej (rys. 10).

4

Wpływ udziału cząstek TiB2 syntezowanych in situ na mechaniczne rozdrabnianie cyrkoniowych proszków kompozytowych

Moskała N., Tylek N., Pyda W.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 2

203-206

PL

W pracy przedstawiono badania nad wpływem udziału objętościowego cząstek dwuborku tytanu w proszkach kompozytowych ZrO2/TiB2 na ich podatność na rozdrabnianie oraz na domiał materiału mielników (3Y-TZP) w trakcie rozdrabniania w mieszadłowym młynie kulowym na mokro. Proszki kompozytowe ZrO2/TiB2 otrzymano metodą in situ wykorzystującą wysokotemperaturową reakcję w fazie stałej z udziałem TiO2 rozpuszczonego w roztworze stałym z ZrO2, amorficznego boru i węgla, przeprowadzoną w temperaturze 1300°C. Skład fazowy proszków i rozmiar krystalitów TiB2 oznaczono ilościowo metodami dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Badania podatności na mielenie oparto na analizie wielkości rozwinięcia powierzchni właściwej, wyznaczonej metodą adsorpcyjną (BET) przed i po procesie rozdrabniania. Domiał mielników wyznaczono metodą wagową. Stwierdzono hamujący wpływ udziału cząstek dwuborku tytanu syntezowanych in situ na wzrost powierzchni właściwej cyrkoniowych proszków kompozytowych, a zatem na obniżenie podatności na rozdrabnianie, po przekroczeniu wartości ∼29% obj. TiB2. Zaobserwowano znaczny domiał mielników cyrkoniowych, niezależny od udziału wtrąceń TiB2 w zakresie 21-38% obj. Sugeruje się, że takie zachowanie ma związek z rozmiarem wtrąceń TiB2 i morfologią cząstek kompozytowych proszków cyrkoniowych otrzymywanych w procesie in situ.

EN

In the work, an effect of volume content of titanium diboride particles in the ZrO2/TiB2 composite powders on comminution susceptibility and admixture of the grinding media material (3Y-TZP) during wet attrition grinding was studied. The composite ZrO2/TiB2 powders were manufactured by the in situ method, using the high temperature reaction, which proceeded in solid state among TiO2 dissolved in the zirconia solid solution, amorphous boron and carbon at 1300°C. The phase composition of the powders and TiB2 crystallite sizes were determined qualitatively by X-ray diffractometry. The study was based on an analysis of the specific surface area determined by the BET adsorption method before and after comminution. The admixture of grinding media was measured with the gravimetric method. It was observed that titanium diboride particles synthesized in situ inhibit an increase of the specific surface area of the zirconia composite powders above a content of ∼29 vol.%, decreasing the comminution susceptibility. The significant admixture of zirconia grinding media was found independently on the TiB2 content in a range of 21-38 vol.%. This behaviour is suggested to be related to the TiB2 particle size and the morphology of composite particles of the zirconia powders, manufactured in the in situ process.

5

Aspekt mechanicznego rozdrabniania proszków kompozytowych ZrO2/TiB2/TiC/Zr(C,B) otrzymanych drogą wysokotemperaturowej syntezy w fazie stałej

Moskała N., Pyda W.

Materiały Ceramiczne

|

2009

|

T. 61, nr 3

212-216

PL

W poniższym tekście przedstawiono badania nad wpfywem warunków preparatyki i składu chemicznego prekursorów proszków kompozytowych ZrO2/TiB2/TiC/Zr(C,B) na ich podatność na rozdrabnianie w procesie 12-godzinnego mielenia w młynie obrotowo-wibracyjnym. Zbadano również wpływ wyżej wymienionych parametrów technologicznych na ścierność tychże proszków w stosunku do materiału medium mielącego (3Y-TZP). Prekursory w postaci kwasu ortoborowego lub boru amorficznego wykorzystano do otrzymania badanych proszków kompozytowych metodą wysokotemperaturowych reakcji w fazie stałej w temperaturach z przedziału 1100-1600 °C. Badania oparto na analizie wielkości rozwinięcia powierzchni właściwej BET, wyznaczonej metodą adsorpcyjną, przed i po procesie rozdrabniania proszków kompozytowych. Domiał mielników, jako miarę ścierności proszków, wyznaczono metodą wagową. Przeprowadzono analizę wpływu składu fazowego i wielkości krystalitów proszków kompozytowych na ich ścierność. Skład fazowy scharakteryzowano ilościowo metodami dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego, a wielkość krystalitów wtrąceń wyliczono z poszerzenia pików dyfrakcyjnych. Stwierdzono, że proszki kompozytowe otrzymane z użyciem boru amorficznego charakteryzowały się większą ściernością niż proszki pochodzące z użycia H3BO3. Ścierność obydwu rodzajów proszków kompozytowych zwiększała się wraz ze wzrostem temperatury syntezy, jako skutek wzrostu zarówno sumarycznego udziału twardych cząstek, jak i ich rozmiaru.

EN

Presented paper describes an influence of preparation conditions and chemical composition of precursors of the ZrO2/TiB2/TiC/Zr(C,B) composite powders on their grinding abilities during 12 hours grinding with a rotary-vibratory mill. Abrasive action between 3Y-TZP grinding balls and the powders was also investigated as a function of the above mentioned technological parameters. Orthoboric acid and amorphous boron were used as the boron precursors to manufacture the composite powders by means of high temperature solid state synthesis at 1100-1600 °C. Research was ground on the specific surface area measurements conducted for the non-grinded and grinded composite powders by using the BET nitrogen adsorption method. Abrasive wear of the 3Y-TZP grinding media was determined by the gravimetric method. An influence of the phase composition and the TiB2 crystallite size on abrasive action of the powders on the grinding balls was discussed. Phase composition of the powders was measured qualitatively and quantitatively by means of the XRD method and Rietveld refinements of the diffraction patterns. The crystallite size was obtained from X-ray line broadening, applying the Scherrer's formula. It has been stated that the composite powders derived from the amorphous boron had stronger abrasiveness than the powders of H3BO3 origin. Abrasiveness of both types of the composite powders increased with the temperature of synthesis as a result of both the increased amount of hard inclusions and their sizes.

6

The corrosion resistance of HVOF sprayed coatings with intermetallic phases in aggressive environments

Formanek B., Cizner J., Szczucka-Lasota B., Przeliorz R.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 16, nr 1-2

46--50

EN

Purpose: The cyclic corrosion behavior of coatings with intermetallic matrix ( FeAl, NiAl and FeAl-TiAl) was investigated in aggressive gases. Design/methodology/approach: The composite coatings strengthened by a fine dispersive Al2O3 and other ceramic phases were thermally sprayed by HVOF method in Jet Kote 2 system. A kinetics test was carried out by periodic method for exposure times of up to 500 hours. Mass changes of the studied coatings during the corrosion test are presented. The surfaces of the composite coatings after the corrosion test in aggressive environments were analyzed by scanning microscopy observation. Findings: All the results confirm good heat proofness of HVOF sprayed coatings with an AlFe and AlNi intermetallics. Practical implications: Owing to the properties of intermetallic phases and HVOF sprayed coatings, they are anticipated to be applied for the protection of super heater tubes in conventional boilers or in boilers burning multicomponent waste, and combusted biomass including chlorides. Originality/value: The results show that the coatings with AlFe and AlNi intermetallic phases have very good corrosion resistance and they are the best coatings from all the coatings investigated in aggressive environments.

7

Composite carbide powders and HVOF sprayed coatings with a plastic matrix

Formanek B., Szymański K., Beliayev A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 18, nr 1-2

351--354

EN

Purpose: The paper presents the characterization of powders containing hard phases of chromium and titanium carbides in a plastic matrix, intended for thermal spraying of coatings. The synthesized powder composites containing chromium carbides, produced in high-temperature activated syntheses has been presented. Design/methodology/approach: Commercial materials, such as NiCr- CrxCy, are fabricated by means of technologies applied in powder metallurgy. The influence has been determined of the chemical composition and size analysis of original blends and synthesis processes on the products obtained. The powders NiCr-Cr3C2–TiC and FeCr- Cr 3C2-TiC are manufactured by self-activated high temperature synthesis. The synthesized powders were thermally sprayed by supersonic method in HVOF - Jet Kote II system. The structure and phase composition of the powders and coatings were determined by: scanning microscopy, X-ray phase analysis, energy dispersive X-ray analysis (EDX) and X-ray diffraction analysis. Findings: The structure and application of HVOF sprayed coatings containing chromium and titanium carbides has been presented. Practical implications: The HVOF thermally sprayed coatings are characterized high erosion- corrosion resistance of wear at elevated temperature. Originality/value: The paper presents the characterization of new type of NiCr-Cr 3C2 –TiC and FeCr- Cr3C2-TiC powders.

8

Wybrane własności kompozytów aluminium-cząstki węglika krzemu otrzymanych z proszków w procesie kucia na gorąco i po odkształceniu na zimno

Wojtaszek M., Szczepanik S.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 3

70-76

PL

Przedstawiono wyniki badań materiałów otrzymanych w technologii łączącej procesy metalurgii proszków oraz przeróbki plastycznej. Półwyroby do badań wytworzono w procesie kucia w temperaturze 500°C wyprasek z proszku aluminium RAI-1 oraz kompozytów na osnowie tego proszku umocnionych poprzez wprowadzenie cząstek węglika krzemu w ilości 5 i 10% obj. Uzyskane tworzywa odkształcano na zimno, stosując gnioty 8 i 25%. Badano wpływ udziału objętościowego cząstek węglika krzemu w osnowie oraz wpływ odkształcenia na zimno i jego wielkości na względną gęstość (rys. 3), twardość (rys. 4) oraz strukturę otrzymanych materiałów. Zachowanie tworzyw podczas ich odkształcania analizowano poprzez skonstruowanie dla nich krzywych płynięcia w temperaturze otoczenia oraz w podwyższonych temperaturach (rys. rys. 5 i 6). Na podstawie przeprowadzonych badań otrzymywania w procesie kucia na gorąco wyrobów z rozpylanego proszku aluminium i kompozytów na jego osnowie wzmacnianych cząstkami węglika krzemu można stwierdzić, że proponowana technologia kształtowania umożliwia otrzymanie wyrobów o wysokich gęstościach względnych, a wprowadzenie węglika krzemu obniża gęstość względną wyrobów. Wprowadzenie fazy umacniającej do aluminiowej osnowy lub odkształcanie na zimno powoduje wzrost twardości produktu. Podczas jednoosiowego ściskania tworzyw zmiany temperatury do 150°C nie spowodowały znaczących spadków naprężeń koniecznych do uzyskania danego odkształcenia, a w temperaturze 200°C naprężenie, przy którym przebiega płynięcie, znacznie się obniża. Dla osnowy i kompozytu o zawartości 5% obj. cząstek węglika krzemu odkształcenie na zimno po kuciu powoduje umocnienie materiału. W wyniku wprowadzenia do osnowy 5% obj. cząstek węglika krzemu rośnie naprężenie konieczne do uzyskania określonego odkształcenia, niezależnie od temperatury próby i wielkości gniotu na zimno po kuciu. Kompozyt o zawartości 10% obj. cząstek węglika krzemu ulega zniszczeniu w efekcie oddziaływania niższych naprężeń i odkształceń niż materiał osnowy.

EN

The work presents the results of research of materials obtained from powder using the technology that combined powder metallurgy and metal forming. Semi-finished products for the research were produced by forging the aluminium powder compacts and composite compacts containing 5 and 10 vol.% of silicon carbide particles at 500°C in closed-die. The obtained materials were cold-formed at room temperature with the reduction of height 8 or 25%. The volumetric content of the particles of SiC in the matrix and the influence of cold deformation on the relative density (Fig. 3), hardness (Fig. 4) and microstructure were investigated. Flow curves at room temperature and at elevated temperatures (Figs 5 and 6) were elaborated in order to analyse the behaviour of the materials during deformation. Basing on the realized research concerning hot forging of products obtained from aluminium powder and aluminium based composites reinforced with silicon carbide particles, it can be stated that the proposed forming technology makes it possible to obtain products showing high relative densities. It was found, that the addition of silicon carbide particles lowered the density of composite materials. Evaluation of the product microstructures qualitative confirmed density measurements results. Introducing the strengthening phase into aluminium matrix or cold forming leads to the increase of product hardness. During uniaxial compression test the change of temperature up to 150°C did not cause any significant drop in the stresses indispensable to obtain specified deformation, while at 200°C flow stress lowers significantly. In case of the aluminium matrix and composite with 5% silicon carbide volume fraction the flow stress increases, regardless of the test temperature and the amount of cold deformation after forging. Composite material with 10% silicon carbide volume fraction undergoes a failure under lower stresses and deformations when compared with aluminium matrix without silicon carbide particles.

9

Mechaniczne wytwarzanie proszków kompozytowych 2024 Al-SiC i 6060 Al-SiC

Kaczmar J., Kurzawa A., Janus A.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 4

61-66

PL

Przedstawiono wyniki badań związanych z mechanicznym wytwarzaniem proszków kompozytowych na osnowie 2024 Al+SiC oraz 6060 Al+SiC. Mechaniczne wytwarzanie stopów MWS (Mechanical Alloying) polega na mieszaniu miękkich proszków osnowy z twardymi cząstkami fazy umacniającej w młynie wysokoenergetycznym - attritorze. W procesie mieszania uzyskuje się proszek kompozytowy, którego poszczególne cząstki składają się z materiału osnowy z cząstkami fazy umacniającej o rozmiarach mikrometrycznych lub mniejszych. Proszki kompozytowe stanowią półprodukt stosowany w procesie wytwarzania gotowych elementów kompozytowych. W tym przypadku wykorzystywane są najczęściej metody metalurgii proszków - prasowanie i spiekanie oraz przeróbki plastycznej - wyciskanie i kucie, prowadzone zarówno na zimno, jak i na gorąco. Do wprowadzania twardych cząstek umacniających SiC o zawartości 5, 10, 15% obj. i średniej średnicy 3 um w miękkie proszki osnowy 2024 Al i 6060 Al zastosowano attritor z pionową osią obrotu. Badania miały na celu określenie czasu mieszania wystarczającego do uzyskania wymaganej jednorodności rozmieszczenia cząstek umacniających SiC. W tym celu proszki kompozytowe zostały wytworzone przy różnych czasach mieszania (t1 = 0,5, t2 = 1, t3 = 2 godz.) oraz przy różnych prędkościach obrotowych mieszadła (v1 = 90, v2 = 120 1/min). Badania mikroskopowe pozwoliły na obserwację kolejnych etapów tworzenia się proszków kompozytowych w wyniku wielokrotnego sekwencyjnego odkształcania plastycznego cząstek proszków przez stalowe kule attritora (rys. rys. 2-4). Dokonano statystycznej oceny jednorodności rozmieszczenia cząstek SiC w proszkach osnowy, wyznaczając: wariancje delta2 dla średnich odległości miedzycząsteczkowych, przedziały ufności od średnich rzeczywistych odległości miedzycząsteczkowych lambda średnie dla 1 - a= 0,95 oraz współczynniki jednorodności dzeta rozmieszczenia cząstek SiC. Przeprowadzona analiza statystyczna wykazała wpływ czasu, prędkości mieszania oraz objętości względnej cząstek umacniających SiC na proces tworzenia się proszku kompozytowego oraz na uzyskanie jednorodności rozmieszczenia cząstek SiC w osnowach proszków 2024 Al i 6060 Al.

EN

Investigations of production of composite 2024 Al+SiC and 6060 Al+SiC composite powders based on Mechanical Alloying process are presented in the paper. Mechanical Alloying process, it is the high energy milling of soft matrix metal powders with the hard particles of the strengthening phase in the high energy ball mill-attritor. In the milling process the composite powder with particles composed of matrix material and strengthening particles of micron and submicron diameters are produced. Composite powders produced by mechanical alloying process are applied for further production of composite materials and elements. In order to produce the composite elements the processes of powder metallurgy are applied - pressing and sintering and cold and hot plastic processing - extrusion and forging. For production of composite powders containing 5, 10 and 15 vol.% of silicon carbide SiC characterized by powder mean diameters of 3 um in the soft matrix powders of 2024 Al and 6060 Al, the attritor with the vertical rotor was applied. The goal of the investigations was to determine the nulling time for the production of composite Al-SiC powders characterized by the homogeneous distribution of strengthening SiC powders in the matrix. For this purpose the powders were milled applying different milling times (t1 = 0.5, t2 = 1, t3 = 2 hours) and of rotor different rotation velocities (v1 = 90, v2 = 120 1/min). Microscopic investigations allowed to determine the stages of composite Al-SiC powders forming as the result of the sequential deformations of matrix powders by steel balls agitated by the rotor (Figs 2-4). The statistical evaluation of the distribution homogeneity of the SiC particles in the aluminium alloyed powders was performed determining the: variances delta2 for mean interparticle spacings, confidence intervals from the real mean interparticle spacings lambda for 1 - a= 0.95 and the homogeneity coefficients dzeta of SiC particles distribution. Statistical analysis has shown the effect of the milling time and milling rotation velocity as well as the relative volumetric content of SiC strengthening particles in the matrix on the process of composite Al-SiC particles forming and for achieving of homogeneous distribution of SiC particles in the matrices of 2024 Al and 6060 Al.

10

Kompozytowe proszki i natryskiwane cieplnie powłoki z osnową NiCr i fazami międzymetalicznymi

Formanek B., Szymański K., Szczucka-Lasota B., Bierska B.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 6

617-620

PL

W artykule przedstawiono kompozytowe proszki z osnową NiCr wytworzone metodą samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej. Metodami mikroskopii świetlnej określono strukturę kompozytowych proszków oraz natryskiwanych z nich cieplnie powłok. Scharakteryzowano morfologię i skład fazowy kompozytowych proszków oraz powłok metodami mikroanalizy rentgenowskiej i rentgenowskiej analizy fazowej. Określono własności użytkowe powłok i ich odporność na zużycie abrazyjne. Przeprowadzone badania strukturalne potwierdziły możliwość otrzymania metodą SHS zaprojektowanej struktury i złożonego składu fazowego kompozytowych proszków zawierających fazy międzymetaliczne. Natryskiwane cieplnie powłoki charakteryzują się wysoką odpornością na zużycie abrazyjne.

EN

The paper presents composite powders with a NiCr matrix formed in self-propagating high-temperature synthesis. By means of light microscopy methods the structure of the composite powders and thermally sprayed coatings has been determined. The morphology and phase composition of the composite powders and of the coatings have been characterized by X-ray microanalysis and X-ray phase analysis methods. The functional properties of the coatings as well as their abrasive wear have been identified. The structural research carried out has confirmed the possibility of obtaining the designed structure and a complex phase composition of composite powders containing intermetallic phases, by SHS. The thermally sprayed coatings are characterized by high resistance to abrasive wear.

11

Structure of composite powders with Ni-Cr matrix and FeAl phases, carbides and aluminium oxide

Formanek B., Szymański K., Szczucka-Lasota B.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 5

278-282

EN

The article presents the structure and phase composition of composite powders with the nickel-chromium matrix and dispersion strengthening phases. The composite powders were obtained in the activated self-propagating high temperature synthesis. The complex phase composition of powders confirms an appropriate selection of technological parameters of SHS process.

PL

Przedstawiono strukturę kompozytowych proszków o osnowie NiCr z wprowadzoną fazą FeAl, węglikami chromu i tytanu oraz tlenkami aluminium. Proszki o złożonym składzie fazowym wytwarzano w procesie aktywowanej syntezy wysokotemperaturowej ASHS. Określona została procedura technologiczna wytwarzania takich proszków. Strukturę proszków analizowano metodami mikroskopii optycznej i skaningowej. Skład fazowy i chemiczny proszków okreśiono metodami rentgenowskimi X-ray i EDX. Proszki charakteryzują się dyspersyjną strukturą (rys. 1). Wyniki badań składu fazowego proszków przedstawione na rysunkach 2-7 potwierdziły przyjęte założenia ich składu fazowego oraz właściwie dobrane parametry technologiczne syntezy. Wytworzone proszki są przeznaczone do natrysku cieplnego powłok.

12

Wytwarzanie proszku kompozytu Cu-Fe-Al2O3

Cyunczyk A.

Kompozyty

|

2001

|

R. 1, nr 2

151-154

PL

Przedstawiono dwa warianty dwuetapowego sposobu wytwarzania proszku kompozytu Cu-Fe-Al2O3. W obu przypadkach pierwszy etap prowadził do uzyskania kompozytu Cu-AI2O3 w wyniku reakcji proszku aluminium z utlenionym powierzchniowo proszkiem miedzi. Drugi etap uzupełniającej obróbki, oparty na technice mechanicznego stopowania, był realizowany albo przez wielokrotne powtarzanie na przemian operacji prasowania proszku i zdzierania pilnikiem proszku z wyprasek, albo w wyniku obróbki proszków w młynie wibracyjnym. Porównano skuteczność uzyskanej w obu wariantach fazy dyspersyjnej pod względem stabilizacji drobnoziarnistej struktury metalu w wysokiej temperaturze.

EN

This work is a part of an effort to select the best composite powder and processing method for the production of a contact point of a spot welder. Cu-Fe-Al2O3 composite was the object of an experiment. Elemental powders of copper, iron and aluminum were used as starting materials (Fig. 1). A two-stage manufacturing process was proposed and examined. The first step leads to Cu-Al2O3 composite. For this purpose a surface-oxidized electrolytic copper powder (weight loss in hydrogen 1.4%) and a flaky aluminum powder were pre-mixed and then cold pressed in the tool-steel die into cylindrical compacts 40 mm in diameter and 25 mm in height at the pressure of 200 MPa. Subsequent heat treatment in order to obtain the Cu-Al2O3 was carried out at 700°C in hydrogen for the period of 30 minutes. A lightly sintered material containing 3 vol.% Al2O3 was again powdering. The second step consists in mechanical alloying process in order to disperse ceramic particles in a metallic matrix and to add 1 mass % of Fe. Powders Cu-Al2O3 and Fe were pre-mixed by a mortar. Two techniques for mechanical alloying of mixture Cu-Al2O3-Fe were tested. A nontraditional variant of mechanical alloying utilizes repetition of powder pressing and compact filing. A schematic drawing of this procedure is shown in Fig. 2. Mixed powders were cold pressed into compacts 40 mm in diameter and 20 mm in height at the pressure of 400 MPa. Compacts were then powdered in a filing machine. Frequency of the reciprocating motion of a file was one stroke per second. The cycle pressing-filing was repeated fifteen times. A second variant of mechanical alloying was performed in a prototype vibration ball-mill. Scheme of this mill is shown in Fig. 3. Mechanical alloying was carried out using steel vial and balls, at a frequency of approximately of 50 Hz with the 3 mm amplitude. The material was milled for period of 6 hours. The MA-ed powders were cold pressed with a pressure of 400 MPa and then sintered at 1000°C in hydrogen for 3 hours. The powders and sintered samples have been then observed using scanning electron microscopy (Fig. 4) and optical microscopy (Fig. 5). It is shown that both the variants of mechanical alloying process under the given conditions provide for analogous fine-grain structures of the composite Cu-Fe-Al2O3, which are stable against the thermal influence. The repeated pressing-filing technique has appeared as an effective way of mechanical alloying.

13

Structure of composite powders with Fe-Cr and Fe-Al phases, dispersive carbides and aluminium oxides

Formanek B., Szymański K., Szala J., Szczucka-Lasota B.

Kompozyty

|

2001

|

R. 1, nr 1

118-122

EN

The article presents the structure and phase composition of composite powders with the ferrochromium matrix and dispersion strengthening phases. The composite powders were obtained in the activated self-propagating high temperature synthesis. The complex phase composition of powders confirms an appropriate selection of technological parameters of SHS process.

PL

Przedstawiono strukturę i skład fazowy kompozytowych proszków z osnową żelazochromu i dyspersyjnych faz umacniających. Kompozytowe proszki z układów FeCr-FeAl-TiAl-AI2O3, FeCr-FeAl-TiC-AI2O3, FeCr-FeAI-Cr3C2-Al2O3 otrzymywano w procesie aktywowanej samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej (ASHS). Ponieważ kompozytowe proszki zawierają twarde fazy międzymetaliczne z układu FeAl, węgliki i tlenki glinu, rozważono i doświadczalnie sprawdzono celowość wprowadzenia do ich składu chemicznego plastycznej osnowy FeCr. Metodami mikroskopii świetlnej i skaningowej określono: strukturę, kształt (rys. 1a, b) i morfologie proszków (rys. rys. 8 i 9). Skład chemiczny i fazowy kompozytowych proszków określono metodami analizy rentgenowskiej: X-ray oraz EDX (rys. rys. 2-7). Specyficzny skład chemiczny (rys. rys. 2-4) oraz dyspersyjna struktura (rys. la, b) kompozytowych proszków zawierających twarde fazy oraz plastyczną osnowę pozwalają na ich wykorzystanie w procesach natryskiwania cieplnego powłok. Wyniki badań potwierdzają słuszność założeń i koncepcji technologicznej wytwarzania kompozytowych proszków w procesie aktywowanej syntezy wysokotemperaturowej o założonym składzie chemicznym i fazowym.

14

Spiekane kompozyty Cr-Al2O3

Pietrzak K., Chmielewski M.

Kompozyty

|

2001

|

R. 1, nr 1

16-18

PL

W pracy przedstawiono wyniki prób spiekania, otrzymanych techniką stopowania mechanicznego (ang. mechanical alloying), proszków kompozytowych Cr-Al2O3. Zamieszczono wyniki badań mikrotwardości, gęstości względnej, mikrostruktury oraz analizę składu chemicznego otrzymanych spieków. Badania prowadzono dla proszków o różnym uziarnieniu.

EN

Among the oxide-metal composites, Al2O3-Fe, Al2O3-Cr, Al2O3-W and Al2O3-Ni are of a great technical importance. Recently, because of the situation on the world raw material market and due to the needs of the industry, Al2O3-Cr composites have become a subject of special interest. This very hard material, having high mechanical strength, resistant to sudden changes of temperature within the range from 25 to 1300°C, can work at temperatures up to 1000°C. It is also resistant to oxidation at temperatures up to 1500°C. The composite in question can be used to make tools and constructional elements (parts of jet engines, nozzles, crucibles, thermal screens, etc.). This paper presents the results of investigations concerning the sintering of (obtaining by mechanical alloying technique) Cr-Al2O3 composite powders. Different sintering temperature and different grain size powders (40:56 um - powder 1, 63:71 um - powder 2 and 100:160 um - powder 3) were examined. The presented paper includes the results: - microstructural investigations (Fig. 2), - diffraction patterns of sintered composites (Fig. 3), - measurements of specific density of sintered composites as the function of the sintering temperature and the grain size of powders (Table 2 and Fig. 4), - measurements of microhardness of composites as the function the sintering temperature and the grain size of powders (Table 3 and Fig. 5).

15

Proszki kompozytowe FeAl-Al2O3 i NiAl-Al2O3 otrzymywane metodą mechanicznej syntezy

Oleszak D.

Kompozyty

|

2001

|

R. 1, nr 1

76-78

PL

Przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem in situ proszków kompozytowych o osnowie w postaci uporządkowanej fazy międzymetalicznej FeAl lub NiAl, umacnianej Al2O3. Proces redukcji hematytu lub tlenku niklu za pomocą Al przeprowadzono poprzez mielenie w młynku kulowym odpowiednich mieszanin proszkowych. Scharakteryzowano powstałe fazy (wielkość krystalitów, parametr sieci). Uzyskany materiał charakteryzował się nanometrycznymi rozmiarami krystalitów.

EN

The milling processes were performed for starting powder mixtures of compositions Fe2O3+4AI and 3NiO+5Al in order to study the phase transformations leading to the in situ formation of composites 2FeAI+Al2O3 and 3NiAl+Al2O3. A Fritsch planetary ball mill was applied for the experiments. The reduction reaction of hematite took place after 20 h of processing, however, the reaction product, beside Al2O3, was not ordered FeAl intermetallic compound, but disordered bcc Fe(AI) solid solution, characterized by mean crystallites size of 10 nm and lattice parameter of 0.2931 nm. Heating the sample up to 700°C resulted in the ordering process and formation of FeAl. In the case of the reduction of NiO, NiAl intermetallic compound was formed directly during the milling, after 1.5 h of processing only. This phase was characterized by average crystallite size of 15 nm and lattice parameter of 0.2884 nm. Simultaneously, the crystallites of Al2O3 were considerably bigger (about 65 nm). Prolonged milling up to 40 h led to further refinement of the microstructure and decreasing of crystallites size of NiAl and Al2O3 down to 10 and 25 nm, respectively.

16

Mechanically alloyed intermetallic matrix composites reinforced with carbides or alumina.

Oleszak D.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 5

676-678

EN

The structural tranformations in FeAl-NbC, FeAl-Al2O3 and NiAl-Al2O3 composite powders obtained by mechanical alloying were studied. The milling process of a mixture of Fe, Al, Nb and graphite powders led to the formation of an amorphous structure. The crystallisation processes resulted in two-phase structure consisting of ordered FeAl intermetallic compound and NbC. Composite powders containing Al2O3 were formed due to the reduction reaction of hematite or nickel oxide by Al, during the ball milling process. All obtained composite powders revealed a nanocrystalline structure of both phases (intermetallic and alumina).

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań strukturalnych proszków kompozytowych FeAl-NbC, FeAl-Al2O3 i NiAl-Al2O3 otrzymanych metodą syntezy mechanicznej. W przypadku kompozytu FeAl-NbC mieszaninę wyjściową stanowiły proszki Fe, Al, Nb i grafitu. Efektem procesu ich mielenia było utworzenie stopu o strukturze amorficznej. Jego krystalizacja prowadziła do uzyskania dwufazowej struktury FeAl-NbC. Proszki kompozytowe z Al2O3 formowały się w wyniku reakcji redukcji hematytu lub tlenku niklu za pomocą Al, w procesie mielenia odpowiednich mieszanin proszkowych. Uzyskane proszki kompozytowe charakteryzowały się nanokrystaliczną strukturą.

17

Kompozytowe proszki i natryskiwane metodą naddźwiękową powłoki

Formanek B.

Problemy Eksploatacji

|

2000

|

nr 2

95-102

PL

W artykule przedstawiono dwie metody otrzymywania kompozytowych proszków z wykorzystaniem procesów mechanicznego stosowania i samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej. Przedstawiono nową generację proszków zawierającą stabilną osnowę typu NiCr i FeCr oraz dyspersyjne fazy aluminidkowe, węglikowe i tlenkowe, scharakteryzowano ich strukturę i wybrane własności. Wytworzone proszki przeznaczone są do natryskiwania cieplnego metodą naddźwiękową HVOF o wysokich własnościach użytkowych.

EN

Composite powders have obtained in joined method: mechanical alloying and self-propagation high temperature synthesis. The new generation of powders containing stable FeCr, NiCr matrix and mixture of aluminides, carbides and oxides was developed. The structure, phase composition and morphology of powders were characterized. Coating sprayed by HVOF method from the developed powders were also characterized powders were also characterized the range of their applications was determined.

18

Kompozytowe materiały proszkowe otrzymywane metodą mechanicznego stopowania.

Formanek B., Maciejny A., Szopiński K., Olszówka-Myalska A.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 3-4

137-143

PL

Artykuł charakteryzuje metodę mechanicznego stopowania i jej zastosowanie do otrzymywania kompozytowych proszków zawierających w osnowie dyspersyjne wydzielenia faz ceramicznych i metalicznych. Omówiono kolejne etapy procesu mechanicznego stopowania oraz zjawiska fizykochemiczne odpowiedzialne za formowanie kompozytowej struktury proszków. Przedstawiono rozwój procesu mechanicznego stopowania i jego zastosowanie do wytwarzania stopów żarowytrzymałych utwardzanych dyspersyjnie tlenkami (ODS) i innych materiałów. Kompozytowe proszki aluminium z dyspersyjnymi fazami ceramicznymi i metalicznymi wytworzono w młynie rotacyjno-wibracyjnym. Określono mikrostrukturę i morfologię otrzymanych proszków. Wykazano znaczącą rolę procesu mechanicznego stopowania w otrzymywaniu zaawansowanych materiałów o unikatowych właściwościach.

EN

The article characterises a mechanical alloying technology as applied for obtaining composite powders containing dispersion particles of ceramic and metallic phases. Subsequent stages of mechanical alloying (MA) process and physical-chemical phenomena responsible for formation of composite structure of powders were discussed. The development of MA process in chronological order was presented. An application of process for manufacturing of oxide dispersion strengthened alloys (ODS) and other materials was discussed. Aluminium matrix composite powders with ceramic and metallic dispersion phases were manufactured in the rotary-vibration mill. Microstructure and morphology of produced powders were determined. The significant of mechanical alloying advanced materials with unique properties has been confirmed.