Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Synthesis of Ni3Al composites reinforced by TiC, WC, ZrC, NbC, TaC - carbide particles

Janas A., Kolbus A., Olejnik E.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 2

114-119

EN

Metal matrix composites (MMCs) dispersion hardened with particles are a product of modern and advanced technology. The functional properties of these materials depend on the type, size and volume fraction of the particles of the reinforcing phase, on the type of matrix, and on the method of fabrication. This study describes composite materials based on nickel aluminide Ni3Al reinforced with ceramic particles of the carbides of metals such as W, Ti, Nb, Zr, and Ta, fabricated by the "in situ" SHSB method patented by the Faculty of Foundry Engineering, AGH University of Science and Technology. The most serious drawbacks of the commonly applied "ex situ" methods are microporosity, gravity segregation, and poor wettability of the particles by the liquid metal matrix. All these drawbacks can be avoided when the "in situ" method is applied. In this paper, the selected method was the "in situ" synthesis of the carbides of titanium, tungsten, zirconium, niobium and tantalum by a spontaneous exothermic reaction taking place in an Ni3Al alloy melt. The selection of the intermetallic compound Ni3Al as the composite matrix was dictated, among others, by its ability to become plastic, and by its high resistance to oxidation in a wide range of temperatures, combined with the high resistance to creep and tribological wear. The particles of TiC, WC, ZrC, NbC, and TaC were selected as the reinforcement of the composites. The techniques used in the investigation microstructures of the experimental materials included scanning microscopy and X-ray microanalysis.

PL

Kompozyty o osnowie metalowej (MMCs) umacniane dyspersyjnymi cząstkami są wytworem nowoczesnej technologii. Właściwości użytkowe tych materiałów zależą od typu, wielkości i udziału objętościowego cząstek fazy zbrojącej, od doboru osnowy oraz od metody ich wytwarzania. Prezentowana praca przedstawia opis materiałów kompozytowych na osnowie aluminidu niklu Ni3Al, umacnianego cząstkami ceramicznymi węglików takich metali, jak W, Ti, Nb, Zr i Ta, wytworzonych metodą "in situ" SHSB opatentowaną na Wydziale Odlewnictwa AGH. Największymi wadami powszechnie stosowanej metody "ex situ" są: mikroporowatość kompozytów, segregacja grawitacyjna oraz zła zwilżalność cząstek przez ciekłą osnowę metaliczną. Wad tych można uniknąć, stosując wybraną w niniejszej pracy metodę "in situ" syntezy węglików tytanu, wolframu, cyrkonu, niobu i tantalu drogą samorzutnej reakcji egzotermicznej w kąpieli stopu Ni3Al. Wybór jako osnowy związku międzymetalicznego Ni3Al podyktowany był między innymi możliwością jego uplastycznienia, wysoką odpornością na utlenianie w szerokim zakresie temperatur, a także wysoką odpornością na pełzanie i zużycie trybologiczne. Jako umocnienie kompozytów wybrano cząstki następujących węglików: TiC, WC, ZrC, NbC oraz TaC. Do badań strukturalnych otrzymanych materiałów wykorzystano metody mikroskopii skaningowej oraz mikroanalizy rentgenowskiej.

2

The composition of reaction substrates for TiC carbides synthesis and its influence on the thickness of iron casting composite layer

Olejnik E., Janas A., Kolbus A., Sikora G.

Archives of Foundry Engineering

|

2011

|

Vol. 11, iss. 2 spec.

165--168

EN

The effect of reaction substrates for the TiC carbide synthesis on the composite layer thickness produced in cast iron was examined. It was found that, at a constant weight of the charge amounting to 0.5 kg, changing the weight of the, placed in mould, stoichiometric mixture of titanium carbide (from 0.01 to 0.04 kg) changed the thickness of the composite layer from 1 to 15 mm. Carbides synthesis starts directly in mould induced by the temperature of molten alloy poured into this mould (1700 K). The TiC carbides formed in this reaction are later, i.e. during alloy solidification, acting as a base composite material. The size of TiC carbides obtained in the synthesis is from 1 to 10 μm. They occur in the layers as locally compact and coagulated forms. Microstructure, chemical composition and structure of the obtained materials were tested by scanning electron microscopy (SEM), X-ray microanalysis (EDS), and X-ray diffraction (XRD).

3

The morphology of TiC carbides produced in surface layers of carbon steel castings

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

Archives of Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 10, iss. 4

39--42

EN

The study presents the results of investigations of the process of in situ fabrication of TiC carbides in a surface layer of carbon steel casting. Carbides were produced by SHS reaction taking place between the substrates deposited on mould surface and cast molten alloy. The thickness of the obtained layer was up to 700 μm, and the size of carbides was comprised in a range of 1-10μm. During alloy solidification in mould, a thermal analysis was carried out; its results were used in evaluation of the morphology of the obtained titanium carbides. It has been found that, at the moment of reaction, the temperature of the reaction layer and the temperature of the central part of casting differed by 93 K. This difference has changed the morphology of the obtained carbides. In the region of reaction layer, where the temperature amounted to 1955 K, the crystals assumed an oval and coagulated shape, while at the layer-casting interface, TiC carbides in the form of cuboids were formed.

4

Fabrication of in situ composite layer on cast steel

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

Archives of Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 10, iss. 1 spec.

175--180

EN

The study describes the technology of fabrication of composite layers in cast steel reinforced with titanium carbides. In the process under discussion, the reinforcing TiC phase is formed in situ from the substrates deposited on mould cavity, where the said substrates under the effect of heat supplied by molten metal poured into mould (1823K) undergo a synthesis in the SHS reaction. An outcome of this process is the formation, within the casting surface, of a layer from 550 to 1200μm thick. Carbides produced in this synthesis have the size from 0,5 to 20μm and a non-typical spheroidal shape. The hardness of the produced layer examined in function of the distance from the casting surface is from 700 to 1134 HV, and is determined by volume fraction of the reinforcing TiC phase. To better document the type of microstructure obtained in the produced material, metallographic and structural examinations were carried out using the method of scanning electron microscopy (SEM), X-ray microanalysis (EDS/EDX), and phase analysis (XRD). To check the mechanical properties of the examined material, hardness was measured by the Vickers test.

5

Effect of gas corrosion on the character of phase boundaries in Ni3Al / WC composite

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

Archives of Foundry Engineering

|

2009

|

Vol. 9, iss. 2

87-92

EN

In view of quite specific physico-chemical and performance properties, the composite based on an intermetallic Ni3Al compound reinforced with tungsten carbides (WC) was selected for investigations. The said composite is characterised by very good mechanical and tribological properties within a wide range of temperatures, combined with good corrosion resistance. In fabrication of the Ni3Al/WC composite, a modified variant of the SHS process was applied. It is the SHSB process, i.e. the Self-Propagating High-Temperature Synthesis in Bath. The said method enables obtaining pure products of reaction, unoxidised and free from the precipitates of alien phases. The main goal of this study has been determination of the susceptibility of the Ni3Al/WC composite to gas corrosion. To examine the microstructure and chemical composition of both the composite and the scale, the metallographic and structural examinations were made, using optical and scanning microscopy.

6

Cast in situ composites of Ni3Al / MeC type

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

Archives of Foundry Engineering

|

2009

|

Vol. 9, iss. 2

81-86

EN

In this work a new method SHSB (Self- Propagating High-Temperature Synthesis in Bath) has been used to produce of five new composites i.e.Ni3Al / TiC, Ni3Al / WC, Ni3Al / Zr, Ni3Al / NbC and Ni3Al /TaC (in the amount of carbides of 5% volume fraction.) The composites fabricated by the 'in situ' process, with the Ni3Al compound used as a matrix material and the reinforcement composed of Ti, W, Zr, Nb or Ta carbide particles were made. Fabrication of composites was carried out in Balzers vacuum furnace and conducted the process in the atmosphere of argon at a negative gas pressure of 0,5 MPa. After melting down of aluminium and completion of the exothermic reaction between mixing powder of carbon, aluminium, titanium or tungsten, zirconium, niobium and tantalum, boron in the form of Al-B 3% master alloy was introduced to alloy melt. From thus fabricated composites, the specimens were prepared for metallographic examinations, and scanning topographic analysis. It have been shown that the size of TiC and TaC particles was comprised in a range of up to 10 [...]. The NbC and ZrC carbides were characterised by the dimensions of up to 20 [...], while WC carbides were the largest (up to 80 [...].) In all the examined composites, the X-ray microanalysis revealed total absence of reaction products at the matrix reinforcing particle interface. The SHSB process eliminated the fundamental problem - reactivity of the matrix-particle system, observed in the ex situ methods .

7

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.

8

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.)

9

Wpływ rodzaju fazy wzmacniającej na naprężenie płynięcia plastycznego wybranych kompozytów MMCs o osnowie aluminiowej

Fraś E., Kolbus A., Janas A.

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 6

120-124

PL

Kompozyty z osnową aluminiową są bardzo atrakcyjnym materiałem konstrukcyjnym, który charakteryzuje się wysokimi właściwościami trybologicznymi i mechanicznymi w połączeniu z bardzo korzystnym stosunkiem wytrzymałości do gęstości. Właściwości użytkowe tych kompozytów zależą od rodzaju, wielkości i udziału objętościowego cząstek fazy wzmacniającej, a także od doboru osnowy oraz metody wytwarzania. Tradycyjną metodą otrzymuje się kompozyty MMCs w procesie ex situ przez przygotowanie w odrębnym procesie fazy zbrojącej, którą następnie wprowadza się do materiału osnowy np. metodą mieszania. W procesie in situ faza wzmacniająca powstaje w wyniku reakcji chemicznych zachodzących pomiędzy składnikami stopu w ciekłej kąpieli metalowej. Wybrano zmodyfikowany wariant metody SHS, tj. proces SHSB - samorzutnej egzotermicznej syntezy wewnątrz kąpieli metalowej [1, 2]. Metoda ta została zastosowana do otrzymania w procesie in situ kompozytów Al+TiC oraz Al+TiB2. Z czystych sproszkowanych materiałów - tytanu, aluminium, boru oraz węgla wykonano brykiety o stechiometrycznym składzie, zapewniającym możliwość zajścia syntezy odpowiednio TiC oraz TiB2. Brykiety te wprowadzano następnie do ciekłego stopu. Syntezę kompozytów zrealizowano w próżni, a gotowe materiały zostały odlane do stalowej kokili. W drugiej części eksperymentu przygotowano klasyczne kompozyty ex situ typu DURALCAN z cząstkami umacniającymi SiC. Z tak wykonanych odlewów kompozytów wycięto próbki do badań metalograficznych, strukturalnych i wytrzymałościowych. Wykonano badania rentgenostrukturalne oraz badania wytrzymałościowe, stosując izotermiczną próbę ściskania zarówno w temperaturze 293 K, jak i podwyższonej 623 K. Na podstawie otrzymanych wyników wykazano, że kompozyty typu Al-t-TiC mają wyższe właściwości wytrzymałościowe w porównaniu z kompozytami typu DURALCAN oraz Al+TiB2.

EN

Aluminium-based metal matrix composites are a very attractive material for constructions, characterised by high tribological and mechanical properties, effectively combined with a very advantageous strength-to-density ratio. The utilisation properties of these composites depend on the type, size and volume fraction of particles of a reinforcing phase, and also on the choice of the matrix type and the method of fabrication. In a traditional way, MMCs arc fabricated by an ex situ process, i.e. preparing in a separate process the reinforcing phase, which is next introduced to the composite matrix by, e.g., mixing. In the in situ process, the reinforcing phase is formed as a result of chemical reactions which proceed between the alloy constituents in metal bath. An improved variant of the SHS process has been selected, i.e. the SHSB process - self-propagating high temperature synthesis in metal bath [1, 2]. The method has been applied in fabrication of in situ AI+TiC and Al+TiB2 composites. From pure powdered materials, like titanium, aluminium, boron and carbon, briquettes of stochiometric composition, ensuring the synthesis of TiC and TiB2, respectively, were prepared. The briquettes were next introduced to molten alloy. The composite synthesis was performed in vacuum; the ready materials were cast in a steel die. In the second part of the experiment, the traditional, DURALCAN type, ex situ composites reinforced by SiC particles were fabricated. From thus prepared composite castings, specimens were cut out for metallographic and structural examinations, and for mechanical testing. The structure was examined by X-raying; the mechanical properties were tested in isothermal compression test at both standard temperature of 293 K and elevated temperature of 623 K. Basing on the obtained results it has been proved that Al+TiC composites arc characterised by mechanical properties higher than the DURALCAN type composites and AI+TiB2 composites.

10

Odlewany kompozyt Ni3Al/TiC - struktura i właściwości wytrzymałościowe

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

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 6

136-141

PL

Przedstawiono wyniki badań związane z opracowaniem metody syntezy kompozytu in situ Ni3Al/TiC oraz oceną właściwości wytrzymałościowych na podstawie wyników prób ściskania i rozciągania prowadzonych w temperaturach otoczenia i podwyższonej. Zoptymalizowano oszczędnościowy proces wytapiania (OPW) stopów na osnowie fazy Ni3Al z wykorzystaniem egzotermicznej reakcji pomiędzy aluminium i niklem. Wykazano, że metoda OPW umożliwia syntezę kompozytu na osnowie związku międzymetalicznego Ni3Al. Badaniami objęto stopy na osnowie fazy Ni3Al z dodatkiem 0,05% wag. boru. Metodą SHSB wytworzono w uplastycznionej borem osnowie węgliki tytanu, których udział objętościowy wynosił 5%. Wykonano badania mikrostrukturalne i rentgenowskie kompozytu Ni3Al/TiC. Porównano właściwości wytrzymałościowe uplastycznionej osnowy Ni3Al oraz kompozytu Ni3Al/TiC. Przeprowadzone badania wykazały, że międzymetaliczną fazę Ni3Al z dodatkiem boru można przekształcić w kompozyt in situ, charakteryzujący się dobrymi właściwościami wytrzymałościowymi zarówno w temperaturze otoczenia, jak i podwyższonej, przy zachowaniu zadowalającej plastyczności. Wytworzony opisaną metodą kompozyt stanowić może interesujący materiał konstrukcyjny przeznaczony do pracy w podwyższonych temperaturach.

EN

The study presents the results of investigation concerning the development of a method of in situ synthesis of Ni3Al/TiC composite and the strength properties examined in compression and tensile tests at ambient and high temperatures. An OWP-Exomelt cost-saving melting process, using an exothermal reaction between aluminium and nickel, was optimised for Ni3Al-based alloys. It has been proved that OWP enables the synthesis of composite materials based on an intermetallic Ni3Al compound. The research covered Ni3Al phase-based alloys, containing boron in an amount of 0.05% by weight. Using a SHSB technique, titanium carbides in the amount of 5 wt.% were produced in the boron-treated base material. Microstructural and X-Ray examinations were carried out on the fabricated Ni3Al/TiC composite. The strength properties of the Ni3Al base material were compared with the strength properties of composite. The investigation has proved that the intermetallic, boron-containing phase of Ni3Al can be transformed into in situ composite characterised by good strength properties at ambient and high temperatures, preserving additionally satisfactory plastic properties. The composite can be a valuable material for constructions for high temperature applications.

11

Struktura eutektycznego kompozytu in situ Al-Fe

Guzik E., Kopyciński D.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 4

139-142

PL

W pracy przedstawiono wyniki wstępnych badań kierunkowej krystalizacji eutektycznego stopu AI-l,8%Fe oraz stopu Al-2,8%Fe z dodatkiem 0,1% V. Wykorzystując urządzenie do kierunkowej krystalizacji typu Bridgmana, określono strukturę zorientowanej równowagowej eutektyki a(Al)-Al3Fe w zakresie małych prędkości wzrostu v, tj. od 9,03E-05 do 1,11E-03 cm/s. Ustalono związek miedzy parametrem geometrycznym eutektyki A, a prędkością wzrostu cutektyki v. W miarę zwiększania prędkości wzrostu v obserwuje się zmniejszanie parametru A. Wanad w tym stopie, w zakresie stosowanych prędkości, eliminuje krystalizacje przedeutektycznej fazy Al3Fe oraz blokuje zmianę cutektyki nieregularnej płytkowej w eutektyke regularną typu włóknistego.

EN

The results of preliminary research on the directional solidification of eutectic Al-1.8%Fe alloy and AI-2.8%Fe alloy with addition of 0.1% V were described. Using a Bridgman apparatus for directional solidification, the structure of an oriented equilibrium a(Al)-Al3Fe eutectic was determined over a range of low growth rate v, i.e. from 9.03E-05 to l.llE-03cm/s. As a result of the directional solidification an Al-Fe composite in situ has been produced; its structure is shown in Figure 3. For the two chemical compositions, i.e. Al-1.8% Fe and AI-2.8% Fe (with 0.1% V added) two types of eutectic were obtained, i.e. an irregular lamellar eutectic (Fig. 3 a, c, d) with typical branching (Fig. 3b) and a regular rod-like eutectic (Fig. 3 e-h). In composite of the first type an increase in the growth rate changed the irregular lamellar eutectic of the Eul type to a morphology characterized by the presence of parallel precipitates of Al3Fe in eutectic. The characteristic feature of the base structure was that, apart from Eul eutectic, it also contained precipitated dendrites of aAl phase (Figs. 1 and 2a). An increase in iron content by 1% changed the eutectic morphology from Eul to Eu2 of the rod-like type (Fig. 2b). Introducing vanadium hindered the transition from irregular eutectic to a regular one in the range of high growth velocities, which is visible in Fig. 3 c, d. In general terms it can be said that with increasing growth rate v the interphase spacing }. decreases in the eutectic structure of an Al-Fe composite in situ. The results of quantitative interpretation of the interphase spacing A in eutectic referred to the growth rate v are shown in Figure 5. In this diagram, for the sake of comparison, the results of studies made by Adam and Hogan (7] and Wang and Jones [14-16] were also plotted. The results of the research described in [14-16] indicate that for the structure of AI-2.85%Fe composite in situ (containing 0.12% V) the exponent n assumes the value of 0.5 and the constant A is equal to 2.45 • 10-5 cm3/2 • s -5 for the irregular lamellar eutectic and to 1.38 • 10-5 cm3/2 • s-0,5 for the regular rod-like eutectic of the Eu4 type. Contrary to what has been reported by authors of [14-16], introducing vanadium to AI-2.8%Fe composite has not caused, in the examined range of growth rate v, the transition to a eutectic Eu4 structure, i.e. aAI-AIxFe; an irregular lamellar eutectic of the Eu1 type is still observed to exist. The extended range of occurrence of the irregular eutectic in an Al-Fe composite in situ with vanadium is expected to make easier future verification of the existing models of an irregular eutectic growth in the examined range of the eutectic growth velocities. The interphase spacing A in the examined AI-1.8%Fe composite in a given range of the growth rate can be determined from relationship (1).

12

Porównanie niektórych właściwości mechanicznych kompozytów ex situ typu Duralcan z kompozytami in situ Al-TiC

Fraś E., Kolbus A., Janas A.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 4

176-179

PL

W pracy opisano metodę in situ otrzymywania kompozytów AI-TiC o udziale objętościowym TiC 5% oraz 10%, ich strukturę oraz wyniki badań rentgenograficznych i mechanicznych, które następnie porównano z analogicznymi badaniami właściwości kompozytu Duralcan, zawierającego 5 i 10% cząstek SiC.

EN

Aluminium - based composites reinforced with particles of alien phases (MMCs) are considered products of the advanced technology. The service properties of MMCs can be controlled through changes in the type, content and dimension of reinforcing particles. In the case of MMCs based on aluminium alloys, the reinforcing particles used are most often carbides TiC, SiC, ZrC, oxides Al2O3, TiO2, MgO, ZrO2, nitrides BN, TiN, Si3N3 and borides TiB2, ZrB2,SiB2. In conventional route MMCs are fabricated by the ex situ methods, where the reinforcing phases are introduced to the metal bath by e.g. vortex process. A new interesting method of making composites is in situ process, where the reinforcing phases are produced directly in liquid metal as a result of the chemical reaction proceeding therein. In the in situ process it is possible to create a reinforcing phase nucleating in the metal bath, which ensures an excellent contact between this phase and the matrix enhanced by the phenomenon of a wettability of that phase by liquid alloy. In this paper the SHSB method of fabrication of the in situ composites Al-TiC was applied. The investigation was carried out on powdered titanium, aluminium and carbon of which after making the blend homogeneous and squeezed, briquettes of stoichiometric composition ensuring proper condition for the synthesis of TiC were formed. The synthesis of the composites was performed in a Balzers vacuum furnace, under argon protective atmosphere. After the exothermic reaction had taken place in the briquette and a suspension of TiC in aluminium alloys had been formed, the material was cast into steel mould. From the obtained castings, samples were taken for metallographic, structural and mechanical tests. In the second part of the experiment the Duralcan-SiC alloys were preparated. The X-ray examinations have revealed the presence of carbides TiC and Al3Ti in the AI-TiC alloys (Fig. 1a), and carbides SiC and Al4C3 in the Duralcan-SiC alloys (Fig. 1b). The structures of these two alloys are presented in Figure 2. Finally, the mechanical tests based on the test of isothermal sgueezing at temperature 293 K were performed (Figs 3 and 4). The results of this tests showed the AI-TiC MMCs have higher strenght compared with the Duralcan-SiC composites (Fig. 5).

13

Odlewany eutektyczny kompozyt in situ Al-Fe

Guzik E., Kopyciński D.

Archiwum Odlewnictwa

|

2002

|

R. 2, nr 4

347--352

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań kierunkowej krystalizacji eutektycznego stopu Al-1.8%Fe. Wykorzystując urządzenie do kierunkowej krystalizacji typu Bridgmana określono strukturę zorientowanej równowagowej eutektyki α(Al)-Al3Fe przy małych prędkościach wzrostu v; 9,03E-05 - 1,11E-03 cm/s. Ustalono związek między parametrem geometrycznym eutektyki λ, a prędkością wzrostu v; w miarę zwiększania prędkości wzrostu v obserwuje się zmniejszanie parametru λ według zależności λ = 7.0.10-5. v-0.44 . Stosując technikę zamrażania próbek, odtworzono kształt frontu krystalizacji danej eutektyki.

EN

The results of preliminary research on the directional solidification of eutectic Al-1.8% Fe. Using a Bridgman apparatus for directional solidification, the structure of an oriented α(Al)-Al3Fe eutectic was determined over a range of low growth velocities v, i.e. from 9.03E-05 to 1.11E-03 cm/s. Relation between interlamellar spacing λ and growth rate v has been established by the use of the Bridgman type device for unidirectional crystallization. It has been observed that the increase on growth rate v results in the decrease of value of parameter λ. The shape of the solid liquid interface of Al-Al3Fe alloy and the protrusion l of Al by the Al3Fe phase are also presented.

14

Substitute thermal capacity in two - phase zone for an eutectic Al alloy

Suchy J., Grzymkowski R.

Krzepnięcie Metali i Stopów

|

1998

|

nr 38

67--70

PL

W tym artykule pokazano kolejne rezultaty odtwarzania rozkładu zastępczej pojemności cieplnej w strefie dwufazowej stopów okołoeutektycznych na bazie aluminium. Zastosowano zmienną temperaturę zalewania, kształtującą warunki wymiany ciepła w odlewie. Wyniki tych badań dostarczają informacji użytkowych do symulacji krzepnięcia i krystalizacji stopów odlewniczych, w tym również kompozytów in situ.