Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Efekt mechanicznej syntezy na mikrostrukturę kompozytów na osnowie miedzi umacnianych cząstkami azotku tytanu. Wytwarzanie i właściwości Cu-5% wag. TiN

Franczak Aleksandra, Karwan-Baczewska Joanna

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2021

|

Vol. 88, nr 2

2--7

PL

W artykule przedstawiono sposób wytworzenia kompozytów na osnowie miedzi umacnianych dodatkiem 5% wag. azotku tytanu. W tym celu zastosowano proces mechanicznej syntezy (MA) i iskrowego spiekania plazmowego (SPS). Zaobserwowano, że 10-cio godzinny proces mechanicznej syntezy doprowadził do utworzenia się struktury płatkowej mieszanki kompozytowej Cu-TiN. Cząstki azotku tytanu znajdują się wewnątrz plastycznej osnowy, jednakże ich rozmieszczenie nie jest w pełni równomierne. Artykuł przedstawia mikrostrukturę mieszanki kompozytowej uzyskanej zarówno podczas mechanicznej syntezy jak i po jej zakończeniu, a także mikrostrukturę uzyskanych spieków po procesie iskrowego spiekania plazmowego. Zamieszczono wyniki dotyczące gęstości, twardości i przewodności elektrycznej kompozytów.

EN

In the presented work, Cu matrix composites reinforced with 5% wt. of TiN were prepared by mechanical alloying (MA) and spark plasma sintering (SPS) method. During experiments it was observed that 10 hours of MA lead to a flake-like particle morphology. Titanium nitride particles are located inside copper matrix but their distribution is not completely homogeneous. This article shows microstructure of the powders during and after MA as well as SPS method. Density, hardness and electrical conductivity of the composites are also presented.

2

Characterisation of Mg-Zn-Ca-Y powders manufactured by mechanical milling

Lesz S., Tański T., Hrapkowicz B., Karolus M., Popis J., Wiechniak K.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2020

|

Vol. 103, nr 2

49--59

EN

Purpose: This paper explains mechanical synthesis which uses powders or material chunks in order to obtain phases and alloys. It is based on an example of magnesium powders with various additives, such as zinc, calcium and yttrium. Design/methodology/approach: The following experimental techniques were used: X-ray diffraction (XRD) method, scanning electron microscopy (SEM), determining particle size distributions with laser measuring, Vickers microhardness. Findings: The particle-size of a powder and microhardness value depend on the milling time. Research limitations/implications: Magnesium gained its largest application area by creating alloys in combination with other elements. Magnesium alloys used in various industry contain various elements e.g. rare-earth elements (REE). Magnesium alloys are generally made by casting processes. Consequently, the search for new methods of obtaining materials such as mechanical alloying (MA) offers new opportunities. The MA allows for the production of materials with completely new physico-chemical properties. Originality/value: Thanks to powder engineering it is possible to manufacture materials with specific chemical composition. These materials are characterized by very high purity, specified porosity, fine-grain structure, complicated designs. These are impossible to obtain with traditional methods. Moreover it is possible to refine the process even further minimalizing the need for finishing or machining, making the material losses very small or negligible. Furthermore material manufactured in such a way can be thermally or chemically processed without any problems.

3

Characteristics of an Al-V2O5 composite produced by powder metallurgy

Skrzekut Tomasz, Błaż Ludwik

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2019

|

Vol. 45, no. 2

51--58

EN

The paper presents the results of research on the Al-V2O5 composite manufactured by means of the mechanical alloying and powder metallurgy method. Observation of the microstructure and X-ray chemical composition (XRD) analysis of the composite after extrusion were carried out. One of the most desirable features of metallic composites – apart from mechanical properties – is their resistance to increased impact temperature. It was observed that the formation of intermetallic phases due to the chemical reaction between strengthening particles and the composite matrix depends primarily on the annealing conditions of the material. The hardness of the annealed samples, depending on the annealing temperature, were discussed with respect to the material microstructure transformation. Despite the high-temperature, annealing at 473–773K, the material hardness did not change significantly, and remained approx.125 HV. However, at higher annealing temperatures, i.e. 823K, the chemical reaction between the components leads to the formation of the Al10V particles and increases hardness.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań kompozytu Al-V2O5, który wytworzono metodą mechanicznej syntezy. Przeprowadzono obserwację mikrostruktury oraz rentgenowską analizę składu chemicznego (XRD) kompozytu po procesie wyciskania. Jedną z najbardziej pożądanych cech kompozytów metalicznych – oprócz własności mechanicznych – jest ich odporność na oddziaływanie podwyższonej temperatury. Powstawanie faz międzymetalicznych na skutek reakcji chemicznej pomiędzy cząstkami umacniającymi a osnową kompozytu zależy przede wszystkim od warunków wyżarzania materiału kompozytowego. W pracy przedstawiono zależność twardości od temperatury wyżarzania (473–823 K). Twardość materiału nie zmienia się znacząco w dość wysokiej temperaturze wyżarzania jak w przypadku aluminium (473–773 K), a jej wartość osiąga średni poziom 125HV2. Stwierdzono, że reakcja chemiczna między składnikami podczas wyżarzania w temperaturze 823 K prowadzi do powstania fazy międzymetalicznej Al10V, co powoduje wzrost twardości kompozytu.

4

Mechaniczna synteza - wybrane techniki badawcze

Pilarczyk Wirginia

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2019

|

R. 24, nr 4

21--25

5

Natryskiwane zimnym gazem powłoki odporne na ścieranie

Kusiński J., Kąc S., Kowalski K., Matteazzi P., Dosta S., Georgiou E.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2018

|

z. 90 [298], nr 2

175--186

PL

Naukowym i technologicznym celem badań było wytworzenie nanostrukturalnych powłok FeCuAl-Al2O3, WC-CoAl, Ni-Sn, TiC/Ti o grubości od 45 do 500 μm. Nanoproszki charakteryzujące się strukturą krystaliczną i równomiernym rozmieszczeniem składników otrzymywano, stosując wysokoenergetyczną syntezę mechaniczną. Proszek o strukturze nanokrystalicznej był nanoszony na podłoże bez istotnych zmian jego struktury i właściwości, z wykorzystaniem nowej technologii (natryskiwania zimnym gazem – CGS), pozwalającej uzyskiwać powłoki o dużej gęstości. Mikrostrukturę oraz skład chemiczny nanoproszków i nanoszonych powłok analizowano, wykorzystując mikroskopię świetlną, TEM, STEM, SEM/EDS, XPS oraz XRD. Ponadto mierzono współczynnik tarcia oraz odporność na ścieranie powłok. Przeprowadzone badania wykazały, że mikrostruktura powłok odpowiada strukturze nanoszonych proszków. Dzięki nanostrukturalnej budowie powłok, właściwej proporcji faz twardych i miękkich, natryskiwane zimnym gazem powłoki wykazują lepsze właściwości trybologiczne w porównaniu z materiałami standardowo stosowanymi w przemyśle i bioinżynierii.

EN

The basic scientific and technological aim of the research was the generation of nano-structured FeCuAl-Al2O3, WC-CoAl, Ni-Sn, TiC/Ti coatings having thicknesses of about 100-500 μm. High energy ball milling synthesis allowed the production of powders characterized by fine and homogeneous chemical distribution of elements, and an "ultrafine" (nanometer scale) crystalline structure. A new powerful deposition technology (Cold Gas Spray – CGS) was used to transfer the nanophased powder onto the substrate in the form of a dense coating with very little or no change of crystal structure and properties. The microstructure and composition of all prepared nano-powders and deposited coatings were investigated using light microscopy, TEM, STEM, SEM/EDS, XPS and XRD techniques. Hardness, and measurement of the coefficient of friction and wear resistance were carried out on the deposited coatings. It was found that the microstructure of the powder is maintained in the deposited coating. The nano phased structure, with an appropriate balance of hard and soft phases, allows the CGS coatings to exhibit better tribological properties than that of the examined benchmark materials.

6

Analiza wybranych własności technologicznych proszków kompozytowych na osnowie miedzi z dodatkiem fazy zbrojącej TiN

Franczak A., Karwan-Baczewska J.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2018

|

R. 63, nr 8

25--27

PL

W artykule przedstawione zostały własności technologiczne proszków kompozytowych Cu/TiN, które mają istotny wpływ na zdolność proszku do zagęszczenia, a w konsekwencji na dalsze procesy prasowania i spiekania. Gęstość nasypowa, gęstość nasypowa z usadem, jak i sypkość proszku, zależy przede wszystkim od kształtu cząstek, ich rozmiaru, jak również chropowatości powierzchni. Badaniom własności technologicznych poddane zostały mieszanki proszków kompozytowych na osnowie miedzi z 5, 10 i 15% wag. dodatkiem azotku tytanu. Proszki kompozytowe Cu/TiN wytworzone zostały na drodze mechanicznej syntezy, gdzie czas mielenia wyniósł 10 h.

EN

This article presents the technological proporties of Cu/TiN composite powders which have significant impact on the powder’s ability to compaction and consequently on further pressing and sintering process. Bulk density, tap density and powders flowability depends primarily on the shape of the particles, their size and surface roughness. In the article, the investigations of technological proporties were subjected to mixtures of composite powders on a copper reinforced with 5, 10, 15% wt. TiN. Addition of titanium nitride. Cu/TiN composite powders were produced by mechanical alloying, where the milling time was 10 hours.

7

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.

8

Copper matrix composites reinforced with titanium nitride particles synthesized by mechanical alloying and spark plasma sintering

Franczak A., Karwan-Baczewska J.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 43, no. 2

97--105

EN

Copper matrix composites containing ceramic particles such as carbides, borides, or nitrides have attracted much attention over the last few years. The increased interest in such materials has mainly been created by their high electrical and thermal conductivity, good mechanical and tribological properties, and microstructural stability. Among other nitrides, the titanium nitride seems to be considered as an attractive reinforcement due to its high hardness, excellent electrical conductivity, and stability at high temperatures. Moreover, its good corrosion resistance proves the uniqueness of the TiN particles above any other nitrides. In this work, Cu-10 wt.% TiN composite powders were produced by mechanical alloying and sintered by the spark plasma sintering (SPS) technique under different temperatures. The morphology and powder particle size after mechanical synthesis were inspected by a scanning electron microscopy (SEM) for all of the powder samples; chemical composition analyses (EDS) were also performed. The hydrostatic method was used to measure the density of the composite samples to analyze the influence of milling time on the process of consolidation in the composite powders.

PL

Kompozyty na osnowie miedzi zbrojone cząstkami ceramicznymi, m.in. węglikami, borkami i azotkami, w ostatnich latach wzbudziły spore zainteresowanie z uwagi na wysoką przewodność cieplną i elektryczną oraz dobre właściwości mechaniczne i tribologiczne przy równoczesnym zachowaniu stabilnej mikrostruktury. Zastosowanie azotku tytanu jako zbrojenia kompozytu jest korzystne ze względu na: wysoką twardość, doskonałą przewodność elektryczną, odporność na korozję oraz stabilność w wysokich temperaturach. W pracy przedstawiono mieszankę kompozytową Cu-10% wag. TiN, wytworzoną w procesie mechanicznej syntezy, którą następnie poddano spiekaniu za pomocą iskrowego spiekania plazmowego (SPS). Zbadano mikrostrukturę, wielkość cząstek, a także przeprowadzono analizę składu chemicznego (EDS, Energy Dispersive Spectroscopy) za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Metodą hydrostatyczną wykonano pomiar gęstości wytworzonych spieków w celu analizy wpływu czasu mielenia na proces konsolidacji proszku kompozytowego.

9

Wpływ zawartości grafitu na właściwości materiału stykowego AgWC wytworzonego metodą metalurgii proszkowej

Osadnik M., Czepelak M., Kamińska M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 2

73--78

PL

W ramach badań ustalono wpływ zawartości grafitu na parametry wytwarzania kompozytowego materiału stykowego o składzie AgWC. Do wytwarzania nakładek stykowych z tego materiału zastosowano metodę metalurgii proszków obejmującą wytworzenie mieszanki proszkowej, prasowanie, spiekanie i doprasowywanie ciśnieniem 800 MPa. Technologia ta pozwala na otrzymanie nakładek stykowych o różnym kształcie i wielkości bez konieczności stosowania obróbki skrawaniem. W kolejnych operacjach procesu technologicznego poprzez optymalizację parametrów konsolidacji osiągnięto materiał o wysokiej gęstości i wysokich własnościach użytkowych (elektrycznych).

EN

composition was determined. Fabrication of contact tips from this material was carried out by powder metallurgy method including preparation of the powder mixture, pressing, sintering and repressing under 800 MPa pressure. This technology enables production of contact tips of various shapes and sizes without application of machining. The further operations of this technological process, i.e. optimization of consolidation parameters, enabled fabrication of material characterized by high density and functional (electrical) properties.

10

Effects of mechanical alloying conditions on the properties of Mg-based nanomaterials

Kowalski K., Kachlicki T., Jurczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

229--232

EN

Various methods can be used to improve properties of Mg-based materials. These modifications include alterations of the chemical composition or microstructure modification. Nanostructured Mg-based alloy powders were produced by mechanical alloying method. The effect of different milling conditions on the microstructure evolution during mechanical alloying of Mg-type alloys with a nominal composition Mg-4Y-5.5Dy-0.5Zr, Mg-1Zn-1Mn-0.3Zr was studied. Bulk nanostructured Mg-type materials were finally obtained by the application of powder metallurgy. The evolution of microstructure and mechanical properties of Mg-based alloys were investigated. Compared to microcrystalline magnesium synthesized samples exhibit higher microhardness. This effect is directly associated with structure refinement and obtaining a nanostructure. Data concerning corrosion of nanostructured Mg-type alloys are scarce. In this paper, the corrosion behaviour of synthesized bulk Mg-based alloys containing different elements were investigated by immersion test in 0.1 M NaCl. The potentiodynamic corrosion test results indicate that addition of alloying elements shifts the corrosion potential to the less negative values. Nanocrystalline Mg-based alloy with enhanced mechanical and corrosion properties can be used in the automotive and marine industries.

PL

Różne metody mogą być stosowane do poprawy właściwości materiałów na bazie magnezu. Modyfikacje te obejmują między innymi zmiany w składzie chemicznym i fazowym. Metodą mechanicznej syntezy przygotowano nanokrystaliczne proszki stopu na bazie magnezu. Sprawdzono wpływ różnych warunków mielenia na zmiany mikrostruktury stopów o składzie Mg-4Y-5,5Dy-0,5Zr oraz Mg-1Zn-1Mn-0,3Zr. Lite próbki wytworzono metodą metalurgii proszków. Zbadano zmiany mikrostruktury i właściwości mechanicznych w trakcie mielenia. W porównaniu z mikrokrystalicznym magnezem wytworzone nanokrystaliczne stopy charakteryzują się większą twardością i modułem Younga, co ma bezpośredni związek z rozdrobnieniem ziaren i uzyskaniem struktury nanokrystalicznej. W pracy przeprowadzono badania odporności korozyjnej wytworzonych nanokrystalicznych stopów magnezu w 0,1 M roztworze NaCl. Potencjodynamiczne próby wykazały, iż dodatek pierwiastków stopowych powoduje przesunięcie potencjałów korozyjnych (EC) w kierunku bardziej dodatnich wartości. Wyprodukowane nanokrystaliczne stopy na bazie magnezu mogą znaleźć zastosowanie w przemyśle okrętowym i motoryzacyjnym.

11

Nowe pole zastosowań renu jako składnika kompozytów cermetalicznych

Osadnik M., Wrona A., Czepelak M., Lis M., Czechowska K., Kamińska M., Bilewska K.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 1

12--15

PL

Kompozyt proszkowy Mo-Re o zawartości masowej 15 i 44 % Re wytworzono w oparciu o techniki metalurgii proszków. Zastosowano dwie metody wytwarzania. Pierwsza metoda obejmowała próby wprowadzenia renu do proszku molibdenu na drodze redukcji nadrenianu amonu (współredukcja). W drugiej metodzie do wytworzenia mieszanek zostały użyte czyste pierwiastki — ren i molibden, które wytworzono metodą mielenia w wysokoenergetycznym młynku planetarnym Pulversitte 7. Następnie materiał poddany został wygrzewaniu w temperaturze 1150 °C przez 24 godz. Przeprowadzono szczegółowe badania struktury metodą rentgenowskiej analizy strukturalnej oraz mikroanalizy rentgenowskiej. Otrzymano materiał wielofazowy, przy czym dominującą jego fazę stanowił roztwór stały na bazie molibdenu. Zaobserwowano istotny wpływ pierwszej operacji technologicznej (współredukcja lub mielenie) na końcowy skład fazowy kompozytu.

EN

Powder composites of Mo-Re with 15 i 44 % weight content of Re were prepared using powder metallurgy methods. Two various techniques were employed. In one of them rhenium was introduced to molybdenum powder in the process of ammonium perrhenate reduction (co-reduction). In the other method pure rhenium and molybdenum powders were milled together in high-energy planetary mill Pulversitte 7. Subsequently after both processes the materials were annealed at 1150 °C for 24 hours. Structural investigation was carried out with X-ray diffraction and X-ray microanalysis. A multiphase material was obtained where the dominant phase was a molybdenum-based solid solution. It has been found that the first technological operation (co-reduction or milling) has a significant influence on the final composition of composite.

12

High-coercivity Nd-Fe-B Powders Obtained by High-Temperature Milling

Kaszuwara W., Michalski B., Orlowski P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

47--50

EN

The possibility of employing high temperature milling (600°C) for the production of highly coercive Nd-Fe-B powders was examined. The materials were the Nd12Fe82B6, alloy which was subjected to mechanical milling and the powders of the constituent elements of this alloy which were processed by mechanical alloying. The processes were conducted in the two variants: the first variant consisted of mechanical milling performed at a high temperature which was maintained during the entire process, and the other variant included preliminary milling carried out at room temperature and then the milling temperature was increased. All the processes gave nanocrystalline powders with hard magnetic properties. The powders produced by mechanical milling had better properties than those produced by mechanical] alloying as they were more homogeneous and contained smaller amounts of the α-Fe phase.

PL

W pracy badano możliwości zastosowania procesu mielenia w wysokiej temperaturze (600°C) do otrzymywania wyso- kokoercyjnych proszków Nd-Fe-B. Mieleniu poddano stop Nd12Fe82B6,. a także zastosowano metodę mechanicznej syntezy stopów tzn. mielono proszki pierwiastków składników stopu. Procesy prowadzono w dwóch wariantach: cały proces odbywał się w podwyższonej temperaturze lub stosowano wstępne mielenie w temperaturze pokojowej, a następnie mielenie w wysokiej temperaturze. We wszystkich procesach uzyskano nanokrystalicze proszki o właściwościach magnetycznie twardych Proszki uzyskane w procesie mielenia stopu miały właściwości lepsze od proszków otrzymanych w procesie mechanicznej syntezy stopów, ponieważ były bardziej jednorodne i posiadały mniejszy udział fazy α-Fe.

13

Charakterystyka właściwości kompozytu AK52/SiC uzyskanego metodą impulsowo-plazmowego spiekania

Suśniak M., Kołacz D., Lis M., Karwan-Baczewska J., Skrzekut T.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 8

447-453

PL

Prezentowane wyniki obejmują badania strukturalne, pomiary twardości i mikrotwardości oraz badania wytrzymałości na ściskanie kompozytu AK52/SiC otrzymanego metodami metalurgii proszków. Materiał wyjściowy wytworzono z wiór stopu AK52 (AlSi5Cu2) z dodatkiem węglika krzemu (SiC) w procesie mechanicznej syntezy. Uzyskano drobnoziarnisty proszek o jednorodnym rozmieszczeniu twardych cząstek ceramicznych w osnowie aluminium. Proces konsolidacji przeprowadzono metodą impulsowo-plazmowego spiekania, co w krótkim czasie pozwoliło otrzymać wypraski o dobrych właściwościach mechanicznych i jednorodnej strukturze. Dodatek twardych cząstek SiC powoduje wzrost twardości i wytrzymałości wytworzonych próbek. Analiza strukturalna potwierdziła jednorodną strukturę i drobnoziarnistość otrzymanych wyprasek.

EN

The paper presents investigations on possibility of using powder metallurgy processing for producing a composite structure, obtained by introducing SiC into recycled aluminium alloy by means of spark plasma sintering. The mixtures of SiC (0 and 20 wt% ) particles and AK52 (AlSi5Cu2) aluminum alloy chips were subjected to mechanical alloying throughout 40 hours. This lead to homogenous composite powder with particle size of about 3 mm, granular shape and uniform distribution of reinforcement particles into aluminum matrix. Higher amount of silicon carbide and longer time of processing allow to obtain a final overall microhardness of about 500 HV0.025. This is basically due to the strain hardening effect during MA and to the achievement of an homogeneous distribution of reinforcement in the composite powder. The prepared and identified powder mixtures (AK52+ (0 and 20 wt%) SiC) were finally densified by the spark plasma sintering method. The powders were embedded into the matrix with graphite cover and sintered at 450 [degrees]C, under 32 MPa by 5 min. The porosity investigations show that the AK52+20SiC consolidated compact was fully densified under these consolidation conditions while powders without addition of SiC has higher porosity results. The microstructure of compacted powders was examined by scanning electron microscopy (SEM) and light optical microscopy and reveals uniform structure of sintered composite powder. The Vickers hardness (HV5) tests increases with the addition of SiC particles. Hardness is a property related to the material resistance against plastic deformation which was confirmed by compression test. Content of SiC addition allows to increase stress but ductility of composite samples is still very low. Spark plasma sintering process is an effective consolidation method to obtain dense AK52/SiC composites with homogeneous structure and advanced mechanical properties.

14

Nanocrystalline Ti2_xZrxNi (x = 0, 0.25, 0.5) hydrogen storage materials produced by mechanical alloying

Balcerzak M., Jurczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

245--248

EN

Ti2_xZrxNi (x = 0, 0.25, 0.5) nanocrystalline alloys were prepared by mechanical alloying (MA), with SPEX 8000 mixer mill, and subsequent annealing at 750°C for 0.5 h under high purity argon. X-ray diffraction analyses revealed that amorphous phase was obtained after 8 hours of milling, and expected Ti2Ni-phase peaks appeared after heat treatment (750°C for 0.5 h). Annealing process doesn't cause growth of particle size. On the other hand increasing of Zr content in Ti2Ni-based alloy, caused reduction of particle size and expansion of crystallite size. All materials were used as negative electrodes for Ni-MH, batteries. Depend on the material chemical composition the maximum discharge capacities was obtained on 2nd or 4th cycle. The highest discharge capacity was obtained for Ti2Ni - 256 mAh/g (at 40 mA/g discharge current). Alloy with the best capacity retaining rate after 18 cycles was Ti1.5Zr0.5Ni. The Ti2Ni-based hydrogen storage alloys is attractive for secondary battery, because of inexpensive raw materials.

PL

Nanokrystaliczne stopy Ti2_xZrxNi (x = 0, 0,25, 0,5) wytworzono metodą mechanicznej syntezy za pomocą młynka typu SPEX 8000 i dodatkowej obróbki cieplnej w 750°C przez 0,5 h w atmosferze argonu. Analiza rentgenowska wykazała, że faze amorﬁczną uzyskaną po 8 godzinach mielenia, a faza typu Ti2Ni pojawiła się po obróbce cieplnej (750°C przez 0,5 h). Stwierdzono brak rozrostu cząsteczek materiału w wyniku obróbki cieplnej. Zwiększenie zawartości Zr w stopach typu Ti2Ni powoduje zmniejszenie wielkości cząstek i wzrost wielkości krystalitów. Wszystkie materiały użyto do wytworzenia ujemnych elektrod dla akumulatorów typu Ni-MH, W zależności od składu chemicznego materiałów maksymalna pojemność rozładowania została zmierzona przy 2 albo 4 cyklu. Największą pojemnością rozładowania charakteryzował się stop Ti2Ni 256 mAh/g (przy prądzie rozładowania 40 mA/g). Stopem o najlepszej stabilności pracy cyklicznej po 18 cyklach był Ti1,5Zr0,5Ni. Stopy typu Ti2Ni są atrakcyjnym materiałem do produkcji baterii akumulatorowych ze względu na niską cenę surowców.

15

The influence of the microstructure on the switching properties of Ag C, Ag-WC-C and Ag-W-C contact materials

Wójcik-Grzybek D., Frydman K., Borkowski P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 4

1059-1065

EN

The correlation between the microstructure of Ag-C, Ag-WC-C and AgWC composites and their switching properties was investigated. Two methods were used to manufacture the starting powder mixtures, namely classical milling and mechanical alloying . The arc erosion, contact resistance and welding forces of the contact materials obtained by different methods were measured using model devices. This paper presents the results achieved for the tested materials. It was found that weight loss was lower for the contacts produced by high energy milling.

PL

W pracy badano wpływ mikrostruktury kompozytów Ag-C oraz Ag-WC-C i Ag-W-C na ich właściwości łączeniowe. Do wytworzenia kompozytów stosowano dwa sposoby przygotowania mieszanin wyjściowych: klasyczne mieszanie proszków oraz mechaniczną syntezę (MA - mechanical allaying). Porównano odporność kompozytowych materiałów stykowych wykonanych różnymi technologiami na erozję łukową, rezystancje zestykową i odporność na sczepianie. Badania właściwości łączeniowych prowadzono w układach modelowych. Stwierdzono, że zastosowanie procesu MA do przygotowania mieszanin wyjściowych powoduje wzrost odporności na erozję badanych materiałów.

16

Wpływ wyżarzania na strukturę i własności kompozytu Al(Mg)-B2O3 wytworzonego metodą mechanicznej syntezy

Zygmunt-Kiper M., Błaż L., Sugamata M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 2

76-83

PL

W artykule opisano cechy strukturalne i własności kompozytu na osnowie stopu aluminium-magnez umocnionego dodatkiem tlenku boru, wytworzonego metodą mechanicznej syntezy składników. Badania strukturalne wykazały niewielką porowatość wyciskanego "na gorąco" materiału kompozytowego oraz silne rozdrobnienie składników strukturalnych. Nanometryczne cechy struktury przyczyniły się do uzyskania wysokiej twardości i wysokich własności mechanicznych materiału kompozytowego. Ze względu na chemiczną reaktywność składników kompozytu stwierdzono, że wyżarzanie w temperaturze 550 [stopni] C/168 godz. prowadzi lokalnie do reakcji chemicznej i tworzenia się silnie dyspersyjnych wydzieleń nowych faz, takich jak tlenki magnezu, węgliko-borki aluminium. Pomimo długotrwałego wyżarzania w wysokiej temperaturze i reakcji chemicznej między składnikami, mikrotwardość kompozytu nie uległa istotnej zmianie, utrzymując się w zakresie wartości 123-140 HV. Testy wysokotemperaturowego ściskania kompozytu Al(Mg)-B2O3 wykazały wysokie wartości naprężenia uplastyczniającego, znacznie przekraczające porównywalne wielkości dla przykładowych innych wysoko wytrzymałych materiałów na osnowie aluminium. Wadą kompozytu Al(Mg)-B2O3 jest skłonność do rozdzielania się skonsolidowanych ziaren proszku kompozytowego (pękania) podczas próby spęczania w temperaturze 20-300 [stopni]C w zastosowanym zakresie odkształcenia do [epsilon]t - 0,4. W warunkach podwyższonej temperatury odkształcania materiał wykazuje znacznie większe możliwości odkształcenia plastycznego bez zniszczenia próbki, co wskazuje na potencjalne możliwości przeróbki plastycznej kompozytu w podwyższonej temperaturze. Stwierdzone doświadczalnie utrzymanie silnie dyspersyjnej struktury kompozytu w warunkach działania wysokiej temperatury gwarantuje utrzymanie wysokich własności mechanicznych kształtowanego wyrobu.

EN

Mechanical alloying and powder metallurgy procedures were used for manufacturing Al(Mg)-B2O3 composite. An aluminum powder and the addition of 7.66 wt % Mg and 5.46 wt % B2O3 powders were milled in argon atmosphere for 30 h using Attritor mill. A few percentage addition of methanol was used to protect the sintering of milled powders. Received composite powders were compressed in AA6065 can under 100 ton press. As compressed powders were vacuum degassed at 400 [degrees]C and extruded by means of KOBO method. Rods of 7 mm in diameter were extruded without preheating of the charge using extrusion ratio [lambda] = 19. Transmission electron microscopy (TEM) observations revealed a very fine grained structure of the composite. Distribution of alloying elements was practically uniform, however, the analysis of boron was unattainable at used energy dispersive X-ray analysis method (EDS). A low porosity and a heavy refined structure of the material was found to result in high hardness of the composite. The material hardness was remained within 123-140 HV in spite of the longterm annealing at 500-550 [degrees]C. TEM analyses revealed the effect of the chemical reaction between basic components of the composite, which resulted in the development of new structural components such as MgO and Al3BC fine particles. Hot compression tests at 20-500 [degrees]C were performed using constant true strain rate 5-10-3 s-1. Samples deformed at 20-300 [degrees]C were fractured because of the splitting of the composite powder granules. However, the samples deformed at higher temperature range were deformed up to et - 0.4 without the material fracture. The last statement provides promising expectation for a successful processing of the material at high enough temperature to receive desired shape of the product. Moreover, remaining of nano-sized structure of the hot deformed and/or annealed material guarantees very high mechanical properties of the product.

17

Ocena odporności korozyjnej w roztworze sztucznej śliny materiału Nd10Fe84B6 wytwarzanego metodą mechanicznej syntezy

Klimecka-Tatar D., Pawłowska G.

Ochrona przed Korozją

|

2012

|

nr 4

152-155

PL

W pracy zbadano wpływ czasu mielenia stopu Nd10Fe84B6 na odporność korozyjną magnesów neodymowych w środowisku imitującym środowisko jamy ustnej. Dokonano analizy struktury magnesu na bazie proszku Nd10Fe84B6 po 10, 48 i 90-godzinnym procesie mechanicznej syntezy. Na podstawie badań rentgenograficznych zidentyfikowano fazy występujące w strukturze magnesu. Stwierdzono, że prócz podstawowej fazy ferromagnetycznej Nd2Fe14B występują również dwie fazy magnetycznie miękkie, faza Fealfa oraz faza Nd2Fe17. Oceny odporności korozyjnej magnesów dokonano na podstawie potencjokinetycznych krzywych polaryzacji w roztworze sztucznej śliny. Badania korozyjne wykazały, że wydłużony proces mechanicznej syntezy (90 h) i związane z nim rozdrobnienie struktury spowalnia szybkość korozji magnesów.

EN

In paper the effect of milling time of Nd10Fe84B6 alloy on corrosion resistance of neodymium magnets in an environment simulating the oral cavity was carried out. The analysis of structure magnets based on Nd10Fe84B6 powder after 10, 48 and 90-hours of mechanical alloying process was performed. On the basis of X-ray analysis three phases occurring in the magnet structure were identifi ed. It was found that besides the basic ferromagnetic phase Nd2Fe14B also two phases: soft ferromagnetic alfa-Fe phase and Nd2Fe17 phase in the material structure are present. To evaluate the corrosion resistance of the magnets potentiokinetic polarization curves in a solution of artifi cial saliva were measured. Corrosion tests have shown that prolonged mechanical alloying (90 h), and thus the fragmentation of the structure effectively slows the rate of corrosion of the magnets.

18

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.

19

Nanocrystallinie TiNi, Ti2Ni alloys for hydrogen storage

Balcerzak M., Nowak M., Jurczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 5

370--373

EN

Mechanical alloying (MA) process was introduced to produce nanocrystalline TiNi- and Ti 2Ni-type alloys. XRD analysis showed that after 8 h of milling the starting mixture of the elements had decomposed into an amorphous phase. Following the annealing in high purity argon at 750°C for 0.5 h, XRD confirmed the formation of the CsCl- and CFe3W3-type structures with a crystallite sizes of about 30 nm, respectively. These materials were used as negative electrodes for a Ni-MHx. In the nanocrystalline TiNi and Ti2Ni powders, at 3rd cycle, discharge capacities up to 260 mAhg–1 and 172 (at 40 mAg–1 discharge current) were measured, respectively. The Ti2Ni hydrogen storage alloy is attractive for secondary battery, because of inexpensive raw materials.

PL

Nanokrystality stopów typu TiNi i Ti 2Ni wytworzono za pomocą mechanicznej syntezy (MA). Analiza XRD wykazała, że po 8 godzinach mielenia mieszanka wyjściowych składników utworzyła fazę amorficzną. W wyniku wyżarzania materiałów w atmosferze argonu w 750°C przez 0,5 godziny powstały struktury typu CsCl i CFe 3W3 o wielkości krystalitów rzędu 30 nm, których obecność została potwierdzona przez badania XRD. Materiały te wykorzystano do utworzenia ujemnej elektrody dla akumulatorów typu Ni-MHx. Pojemność rozładowania elektrod w trzecim cyklu wynosiła odpowiednio 260 dla TiNi oraz 172 mAhg –1 dla Ti 2Ni (przy prądzie rozładowania wynoszącym 40 mAg –1). Stop Ti 2Ni jest atrakcyjnym materiałem do produkcji baterii akumulatorowych ze względu na niską cenę surowców.

20

Amorphous Al-Fe and Al-Nb powders processed by mechanical alloying

Dąbrowska S., Oleszak D., Świerczyńska M. B., Kulik T.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

543--545

EN

The results on fabrication and characterization of Al-based amorphous alloyed powders are presented. For powders manufacturing mechanical alloying technique has been applied, starting from the mixture of powders of pure crystalline elements. Al80Fe20 and Al60Nb40 (at. %) powder mixtures have been subjected to milling in a ball mill. Phase transformations taking place during milling have been analysed by X-ray diffraction studies (Fig. 1 and 2). In both compositions an amorphous alloy was a final product of the process. The density of the obtained alloyed powders has been measured as 3,33 and 5,01 g·cm–3 for Al80Fe20 and Al60Nb40, respectively. The shape of the particles and their size have been estimated by light microscopy method (Fig. 3 and 4). The manufactured powders have revealed a globular morphology, without tendency for agglomeration. The particle size has been estimated as 10÷20 μm for Al80Fe20 alloy and below 10 μm for Nb-containing alloy. Calorimetric studies correlated with X-ray diffraction technique have allowed for thermal stability determination of the synthesized Al60Nb40 amorphous alloy (Fig. 5 and 6). This alloy has revealed high thermal stability and its crystallization temperature has been measured as 908°C (heating rate 40°C·min–1). The performed microhardness measurements have shown that Nb-containing alloy has significantly higher microhardness (1130 HV0,02) than Fe-containing one (600 HV0,02).

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących wytworzenia i scharakteryzowania amorficznych proszków stopowych na osnowie aluminium. Do ich wytworzenia zastosowano metodę mechanicznej syntezy, wychodząc z mieszaniny krystalicznych proszków czystych pierwiastków. Mieleniu w młynku kulowym poddano mieszaniny o składzie Al80Fe20 i Al60Nb40 (% at.). Przemiany fazowe towarzyszące procesowi mechanicznej syntezy śledzono za pomocą dyfrakcyjnych badań rentgenowskich (rys. 1 i 2). Produktem finalnym w obu procesach był stop o strukturze amorficznej. Wytworzone proszki stopowe charakteryzowały się gęstością odpowiednio 3,33 oraz 5,01 g·cm–3. Wykorzystując technikę mikroskopii świetlnej określono kształt i oszacowano wielkość cząstek badanych proszków stopowych (rys. 3 i 4). Zsyntezowane proszki charakteryzowały się morfologią globularną i nie wykazywały tendencji do aglomeracji. Wielkość cząstek proszku Al- 80Fe20 wynosiła 10÷20 μm, natomiast dla proszku Al60Nb40 było to poniżej 10 μm. Badania kalorymetryczne w połączeniu z dyfrakcyjnymi badaniami rentgenowskimi posłużyły do określenia stabilności termicznej stopu zawierającego niob (rys. 5 i 6). Stop ten wykazywał wysoką stabilność termiczną, bowiem jego temperatura krystalizacji wynosiła 908°C (przy szybkości nagrzewania 40°C·min–1). Przeprowadzone pomiary mikrotwardości wykazały, że stop zawierający niob cechuje się większą mikrotwardością (1130 HV0,02) niż stop z żelazem (600 HV0,02).