Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Microstructure of NiAl + 15 wt.% CrB2 nano-crystalline composite coatings obtained through co-milling of NiAl and CrB2 powders

Szlezynger M., Morgiel J., Rogal Ł., Poliarus O., Kurtyka P.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 3

149--155

EN

The development of a new deposition method allowing to obtain thick composite coatings is of both scientifically and practical importance. The one presented in this paper is based on a negative side effect taking place during the mechanical synthesis of alloys, i.e. sticking of milled material to the surfaces of both the vial and balls. The experiment covered the comilling of NiAl (~45 µm) with 15 wt.% CrB2 (~40 µm) powders together with nickel platelets used as the substrates and steel balls. The above processing performed at 200 rpm resulted in a steady increase in the thickness of the rubbed-in buildup on the platelet surfaces allowing coatings of 4, 11, 22 and 33 µm to be produced after 4, 8, 16 and 32 hours. The OM, XRD and TEM investigations showed that such coatings are characterized by a gradient microstructure with heavily dislocated but coarser grains near the substrate and a more porous inner part formed with rounded well fused agglomerates of greatly refined crystallites. The CrB2 were only slightly larger than the NiAl ones and were distributed quite uniformly. Most of the coating was found well fused with the substrate, but occasional voids and porosity at the substrate/coating interface were also noted. It is worth noting that applying the proposed method allowed the authors to produce a thick, gradient and mostly nano-crystalline NiAl and CrB2 composite coating.

PL

Rozwój nowych metod osadzania powłok kompozytowych jest istotny z naukowego i praktycznego punktu widzenia. Metoda proponowana obecnie bazuje na negatywnym zjawisku zachodzącym w czasie mechanicznej syntezy stopów, tj. oklejaniem mielonym materiałem kul i naczynia w którym prowadzony jest proces. Obecny eksperyment obejmował współmielenie stalowymi kulami proszków NiAl (~45 μm) z 15 wt.% CrB2 (~40 μm) z płytkami Ni zastosowanymi jako podłoża. Proces ten, prowadzony przy 200 obr./min, skutkował ciągłym powiększaniem grubości powłok do 4, 11, 22 i 33 μm odpowiednio po 4, 8, 16 i 32 godz. Badania z wykorzystaniem mikroskopii optycznej, transmisyjnej oraz dyfraktometrii rentgenowskiej wykazały, że powłoki te charakteryzuje budowa gradientowa z warstwą silnie zdefektowanych, ale stosunkowo dużych krystalitów przy podłożu stopniowo zastępowanych nanokrystalicznym porowatym materiałem w formie silnie spojonych aglomeratów. Krystality CrB2 wykazywały niewiele mniejsze rozdrobnienie od NiAl oraz w przybliżeniu równomierny rozkład w intermetalicznej osnowie. Powłoki w większej części wykazywały dobre spojenie z podłożem, ale obecność pustek oraz porowatości penetrującej od granic z podłożem była dokumentowana. Należy podkreślić, że zastosowanie proponowanej metody umożliwia wytworzenie grubych, gradientowych i w przeważającej części nanokrystalicznych kompozytowych powłok.

2

Microstructure and phase composition of NiAl-CrB2 composite powders used for plasma spraying

Poliarus O., Morgiel J., Umanskyi O., Szlezynger M., Pomorska M., Bobrowski P., Szczerba M.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 2

121--124

EN

The preparation of powder agglomerates used in the plasma spray deposition processes, and especially their homogeneity, turned out to be highly important at the moment when the phase ratio in the composite coatings began to differ from that in the starting materials. The present experiment was aimed at comparing the microstructure and phase composition of hot pressed or sintered NiAl and CrB2 powders. The use of SEM and XRD methods showed that only sintering leads to a reaction of the chromium diboride with the intermetallic matrix. As a result of this process, Ni0.5Cr1.5B3 phase precipitates on the CrB2 particles. Consequently, the agglomerates formed after crushing the compacts obtained by sintering are much more homogeneous than those formed by hot pressing.

PL

Przygotowanie aglomeratów proszków wykorzystywanych w procesach natryskiwania plazmowego, a w szczególności ich ujednorodnienie, okazało się wysoce istotne w momencie, gdy skład powłok kompozytowych zaczął się znacząco różnić od stosunku udziałów proszków wyjściowych. Obecny eksperyment był nakierowany na porównanie mikrostruktury i składu fazowego proszków NiAl oraz CrB2 spiekanych w stanie stałym pod ciśnieniem (hot pressed) oraz z przetopieniem osnowy metalicznej (sintered). Zastosowanie mikroskopii skaningowej i dyfraktometrii rentgenowskiej wykazało, że tylko przetopienie osnowy prowadzi do reakcji pomiędzy nią a dwuborkiem chromu. W rezultacie tego procesu dochodzi do wydzielania na CrB2 fazy typu Ni0.5Cr1.5B3. Aglomeraty powstałe po rozdrobnieniu spieków uzyskanych na drodze z przetopieniem osnowy są znacznie bardziej jednorodne niż te otrzymane z wykorzystaniem prasowania na gorąco.

3

Spieki NiAl i Ni3Al wytwarzane w reakcji SHS metodą PPS

Cymerman K., Michalski A.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 1

4--9

PL

Stosując metodę PPS (ang. pulse plasma sintering) z mieszaniny proszków Ni oraz Al z udziałem reakcji SHS (ang. self-propagation high-temperature synthesis) otrzymywano spieki NiAl i Ni3Al. Spiekanie prowadzono w temperaturze 1000 °C i 1100 °C w czasie 5 min przy ciśnieniu prasowania 100 MPa. Otrzymane spieki NiAl i Ni3Al, niezależnie od temperatury spiekania, miały gęstość względną powyżej 98%. Spieki miały drobnokrystaliczną mikrostrukturę. W spiekach NiAl średnie ziarno wynosiło ok. 8 µm, natomiast w spiekach Ni3Al ok. 4 µm. Twardość spieków NiAl otrzymywanych w temperaturze 1000 °C wynosiła 290 HV10, a spieków Ni3Al - 305 HV10.

EN

The NiAl and Ni3Al matrix composites were prepared from mixtures of Ni and Al powders by using pulse plasma sintering (PPS) with participation of the self-propagation high-temperature synthesis (SHS). The sintering processes were conducted under 100 MPa for 5 min at temperatures of 1000 °C or 1100°C. The NiAl and Ni3Al sinters had above 98% of theoretical density apart from the sintering temperature. Both NiAl and Ni3Al sinters had fine grained microstructures; an average grain size was 8 µm and 4 µm, respectively. The NiAl and Ni3Al bodies sintered at 1000 °C had the hardness of 290 HV10 and 305 HV10, respectively.

4

Kompozyty na osnowie faz międzymetalicznych z układu Ni-Al wytwarzane metodą PPS z udziałem reakcji SHS

Rosiński M., Michalski A., Wysocki B., Wachowicz J.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 1

115-119

PL

Metodą PPS (ang. pulse plasma sintering) wytworzono spieki NiAl, Ni3Al i kompozyty z rozproszonymi cząstkami diamentu w osnowie NiAl i Ni3Al, wykorzystując proszki aluminium, niklu i diamentu oraz reakcje SHS (ang. self-propagating high-temperature synthesis). Spieki NiAl mają gęstość 100% gęstości teoretycznej, a spieki Ni3Al – 97,8%. Średnia wielkość ziarna spieku NiAl wynosi 5,3 µm, a spieku Ni3Al 4,9 µm i jest ona 2-3-krotnie mniejsza niż w spiekach NiAl i Ni3Al otrzymywanych innymi metodami. Twardość wynosi 350 HK1 zarówno w przypadku spieków NiAl, jak i Ni3Al. Badania składu fazowego kompozytów NiAl/diament i Ni3Al/diament wykazały, że w procesie spiekania nie następuje grafi tyzacja diamentu. Gęstość spieku diamentowego z osnową NiAl wynosi 5,11 g/cm3, co stanowi 100% gęstości teoretycznej, a z osnową Ni3Al 6,12 g/cm3 i jest ona mniejsza od gęstości teoretycznej o ok. 2%. Twardość spieków diamentowych z osnową NiAl jest większa od twardości NiAl o 210 jednostek HK1, a spieku z osnową Ni3Al o 130 jednostek HK1. W spiekach Ni3Al/diament występuje silne połączenie cząstek diamentu z osnową i węglikiem Ni3AlC0,5, występującym na granicy faz diament-Ni3Al.

EN

Both NiAl and Ni3Al matrix composites containing dispersed diamond particles were manufactured from nickel, aluminium and diamond powders by using the pulse plasma sintering (PPS) method with participation of the self-propagating high-temperature synthesis (SHS). NiAl and Ni3Al sinters with no diamond particles were also prepared using the same way. The NiAl and Ni3Al sinters had 100% and 97,8% of theoretical density (TD), respectively. Average grain sizes of 5.3 µm and 4.9 µm were measured for the NiAl and Ni3Al sinters, respectively, which is 2-3 times smaller than in the case of conventionally sintered materials. Both NiAl and Ni3Al sinters had a hardness of 350 HK1. X-ray diffraction showed no graphitization of diamond in the NiAl/diamond and Ni3Al/diamond sinters. Density of the NiAl matrix diamond sinter was 5.11 g/cm3, i.e. 100% TD, and the value of 6.12 g/cm3 was measured for the Ni3Al matrix diamond sinter, which is about 2% less than the theoretical density. The hardness of the NiAl matrix diamond composites was higher than the NiAl matrix alone by about 210 HK1, and in the case of the Ni3Al matrix diamond composites it is higher by 130 HK1 when compared to Ni3Al. Strong connection between diamond participles and matrix in the Ni3Al/diamond sinters is correlated with the formation of Ni3AlC0.5 carbide formation at the diamond-Ni3Al interface.

5

The influence of the alloying with B and Re on NiAl based alloys

Koval Yu. N., Monastyrsky G. E., Odnosum V. V., Czeppe T., Kudrayvtsev Yu. V., Yefremova A. V., Nesterenko Yu. V., Mokhort V.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 2

277-281

EN

The investigations of the influence of the boron and rhenium additions to NiAl alloys with Ni content between 64 and 71 at.%, on the martensitic transformation and ductility are presented in the following paper. The 0.4 at.% of the boron addition, 0.8 at.% of the addition of rhenium when was added together with boron and 4 at.% of Re separately was used. The “as cast” and after solution treatment at 1000C and water quenching alloys were investigated. The alloys revealed multiphase microstructure, containing, except Β and γ’phases, martensite, Ni5Al3 phase, and in case of rhenium addition also Re- rich phases. The chemical composition and morphology of the phases was determined. Both boron and rhenium lead to the formation of the Ni- enriched zone along the grain boundaries. The characteristic temperatures of the martensitic transformation were determined with the use of electrical resistivity method. Except rhenium containing alloy all Ms temperatures revealed linear relation with the Ni to Al ratio. In the case of NiAlRe the relation between composition and Ms temperature remains unclear. The microhardness was measured along the grain boundaries, inside the grains and in the Re-rich precipitates. The grain boundary zones exhibited always higher hardness then internally the grains. The boron addition preferentially hardened grains boundary zone, but due to the Re-rich precipitates the average hardness of the NiAlRe alloy was found to be highest. The observations performed on the fracture surfaces of the boron and rhenium containing alloys suggest mixed trans- and intercrystalline modes of the fracture. The alloy containing both B and Re exhibited viscous mode of the fracture.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań wpływu dodatków boru i renu do stopów NiAl o zawartości Ni pomiędzy 64 a 71%at. na przemianę martenzytyczną i plastyczność. Zastosowano dodatek boru 0.4%at., renu, w stopie z dodatkiem boru, 0.8% at. a indywidualnie - 4% at. Stopy badano po odlaniu i po homogenizacji w 1000C i hartowaniu w wodzie. Stopy ujawniły skład wielofazowy, odlewnicze zawierały fazy β, γ’, martenzyt i fazę Ni5Al3 oraz fazy bogate w ren. Skład chemiczny i morfologia faz zostały określone. Ren w nieznacznym stopniu rozpuszcza się w fazie macierzystej NiAl i głównie pozostaje w wydzieleniach. Zarówno dodatek renu jak i boru prowadzi do utworzenia strefy wzbogaconej w Ni na granicach ziaren. Temperatury charakterystyczne przemiany martenzytycznej określono metodą zmiany oporu elektrycznego. Za wyjątkiem stopu NiAlRe dla którego relacja między składem a temperaturą Ms pozostała niejasna, we wszystkich pozostałych przypadkach relacja ta była linowa w zależności od proporcji Ni do Al. Mikrotwardość zmierzono w strefie granic ziaren, wewnatrz ziaren i ziaren wydzieleniach. Dodatek boru preferencyjnie umacnia granice ziaren, jednak w wyniku obecności wydzieleń bogatych w Re średnia twardość stopu NiAlRe okazała się najwyższa. Obserwacja powierzchni pękania pokazała, że w stopach z dodatkami występuje zarówno trans- jak i międzykrystaliczne pękanie, jednak typ lepkiego płynięcia zaobserwowano tylko w przypadku równoczesnego dodatku boru i renu.

6

Określanie wielkości krystalitów i odkształceń sieciowych w nanokompozycie NiAl-Al2O3 na podstawie poszerzenia rentgenowskich linii dyfrakcyjnych

Oleszak D., Olszyna A.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 11

284-287

PL

Nanokompozyt NiAl-Al2O3 wytworzono metodą reaktywnego mielenia, wychodząc z mieszaniny NiO i Al. Przedłużone mielenie do 40 h pozwoliło uzyskać znaczne poszerzenie rejestrowanych rentgenowskich linii dyfrakcyjnych obu faz, sugerujące nanokrystaliczny charakter materiału. Dokonano obliczeń wielkości krystalitów i zniekształceń sieciowych na podstawie poszerzenia rentgenowskich linii dyfrakcyjnych, zakładając różną postać funkcji aproksymacyjnych, opisujących profil rejestrowanych linii (Cauchy, Gauss). Obliczone różnymi metodami wielkości krystalitów i odkształceń sieciowych w Al2jO3 zawierały się odpowiednio w granicach 27-58 nm oraz 0,3-0,48%. W przypadku NiAl uzyskano wielkości z przedziału 13-29 nm oraz 0,29-0,77 %, obarczone jednak bardzo dużym błędem z powodu anizotropowego charakteru fazy NiAl.

EN

Nanostructured materials are intensively studied due to their good properties, in many cases better than properties of their conventional polycrystalline counterparts, exhibiting micrometer-range grains. Nanocrystalline materials are fabricated by different techniques, including mechanical alloying or reactive milling. The resulting powders usually have particle size of several micrometers, but they consist of nanometric crystallites. X-ray diffraction seems to be a simple technique for determination of crystallite size and lattice strain from the broadening of the diffraction lines. The aim of this work was to determine crystallite size and lattice strain of nickel aluminide and alumina. Both phases were formed during reactive milling of NiO+AI powder mixture. The average crystallite size and lattice strain were calculated from X-ray line broadening, applying different profiles of diffraction lines. The first method assumes that diffraction line broadening from microstructure refinement and that arising from strain are both described by Cauchy function. This approach is known as Williamson-Hall method. In the second method both contributions are of Gauss type. Finally, the last one asumes that size-broadening is Cauchy type, while strain induced broadening is Gaussian. The obtained values of crystallite size and lattice strain for alumina were in the range 27-58 nm and 0.3-0.48%, respectively, depending on the method of calculation. For all methods the correlation coefficient of fitting was reasonable. In the case of NiAl the calculated values of crystallite size and lattice strain were in the range 13-29 nm and 0.29-0.77%, respectively, depending on the calculation method. However, significant scattering of experimental data was observed due to the anisotropy of this compound. As a consequence, the fitting parameters were rather poor.