Efekt Kirkendalla-Frenkla w kompozytach aluminiowych z cząstkami aluminidków niklu

• Autorzy: Olszówka-Myalska, A.

Warianty tytułu

EN

The Kirkendall-Frenkel effect in aluminium composites with nickel aluminides particles

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem prezentowanej pracy była ocena, metodą SEM, wpływu warunków tworzenia się in situ cząstek z układu Al-Ni na możliwość występowania efektu Kirkendalla-Frenkla w kompozytach z osnową aluminiową, wytworzonych za pomocą technologii metalurgii proszków oraz technologii odlewniczych. Zastosowana do wytworzenia kompozytów metoda PM polegała na dwustopniowym jednoosiowym prasowaniu w próżni mieszaniny proszku aluminium i proszku niklu. W materiałach, dla których temperatura prasowania zasadniczego wynosiła 460:550°C, metodą SEM stwierdzono obecność porów o charakterystycznym regularnym kształcie. Występowały one w osno­wie w bezpośrednim sąsiedztwie cząstek aluminidków (rys. rys. 2, 3). Ich morfologia była odmienna od morfologii porów tworzących się w tych samych warunkach podczas prasowania na gorąco czystego proszku Al oraz morfologii porów w prasowanych mieszaninach proszków, które nie oddziałują ze sobą, np. Al-SiC, Al-Al2O3. Porowatość o tego typu morfologii w literaturze nazywa się porowatością Kirkendalla-Frenkla [8-10]. Nie stwierdzono jej (rys. 4) w kompozytach z aluminidkami niklu utworzonych z tych samych mieszanin proszków aluminium i niklu w temperaturze, w której osnowa charakteryzowała się dużą plastycznością (600:640°C). Do otrzymania kompozytów metodą odlewniczą zastosowano zawiesinę proszku niklu w stopionym aluminium, którą odlano do form grafitowych. Również w tego typu materiale badania SEM wykazały nieciągłości struktury (rys. 5) o morfologii podobnej do obserwowanej w niektórych kompozytach prasowanych w temperaturze 460:550 stopni C. Efekt Kirkendalla--Frenkla w badanym kompozycie odlewanym można przypisać dyfuzji podczas krzepnięcia i chłodzenia wlewka, która zachodzi pomiędzy stopem osnowy (Al-Ni) a cząstkami o koncentracji niklu większej od odpowiadającej fazie Al3Ni.

EN

The purpose of the paper presented was to evaluate, by means of SEM, the influence of in situ formation of AI-Ni part­cles on the possibility of occurring the Kirkendall-Frenkel effect aluminium matrix composites produced by powder metallurgy and casting technologies. The PM method used to produce the composites consisted in two-stage, uniaxial pressing of an aluminium and nickel powders mixture, in a vacuum. In the materials, for which the pressing temperature was 460:550°C, presence of pores of a characteristic regular shape was found by SEM method. The pores were present in the matrix, in a direct neighbourhood of aluminide particles (Figs. 2, 3). Their morphology was different than that of the pores formed under the same conditions during hot pressing of a pure Al powder, or the one of pores in the pressed mixtures of powders which do not interact, e.g. Al-SiC and Al-Al2O3. Porosity with a morphology of this type is called Kirkendall-Frenkel porosity in the literature [8-10]. This type of porosity was not found (Fig. 4) in composites from the same mixtures of aluminium and nickel powders a temperature in which the matrix was highly ductie (600:640°C). To obtain composites by a casting method, suspension of nickel powder in melted aluminium was used, which was later cast into graphite moulds. Also, the SEM investigation revealed discontinuity of the material structure (Fig. 5) with a morphology similar to the one observed in some composites pressed at a temperature of 460:550°C. The Kirkendall-Frenkel effect in the examined cast composite can be attributed to diffusion during solidification and cooling of the ingot, which diffusion takes place between the matrix alloy (Al-Ni) and particles with a nickel concentration higher than in the corresponding AI3Ni phase.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty; kompozyty aluminiowe; faza międzymetaliczna; dyfuzja aluminium

EN

matrix composites; intermetallics; diffusion

• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 3, nr 6
• Strony: 88-91
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.,rys.

Twórcy

autor

Olszówka-Myalska, A.

• Politechnika Śląska, Katedra Nauki o Materiałach, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

Bibliografia

• [1] Froyen L., In-situ processing of metal matrix composites - end of the wetting problems? Trans. JWRI 2001, 30, 391- -400.
• [2] Xia Z., Liu J., Zhu Z., Zhago Y., Fabrication of laminated metal-intermetallic composites by interlayer in situ reaction, Journal of Materials Science 1999, 34 , 3731-3735.
• [3] Olszówka-Myalska A., Formanek B., Maciejny A., Szopiń- ski K., Microstructure of sinters produced from Al-NiAl2O3 composite powders, EUROMAT’99, Vol. 12, WILLEY- -VCH, 2000, 94-98.
• [4] Olszówka-Myalska A., Aluminidki niklu w kompozytach z osnową aluminiową, Inżynieria Materiałowa 2001, 1, 57-62.
• [5] Olszówka-Myalska A., Szala J., Cwajna J., Quantitative description of nickel aluminide structure evolution in Al-(Al2O3)p composite, Inżynieria Materiałowa 2001, 5, 687-690.
• [6] Olszówka-Myalska A., Structure of nickel aluminde particle-aluminium matrix interface in hot pressed composite, XI Conference on Electron Microscopy of Solids, Kraków- -Krynica 2002, Book of Abstracts, 131.
• [7] Olszówka-Myalska A., Nikiel jako prekursor cząstek aluminidków w kompozycie z osnową aluminiową, Archiwum Nauki o Materiałach 2002, 23, 3, 235-246,
• [8] Smigelskas A., Kirkendall E., Trans. Am. Inst. Min. Engrs 1947, 171, 130.
• [9] Morral Y.E., Yoon-Ho Sou, Thompson M.S., A model of the Kirkendall effect, Acta Metallurgica 1988, 36, 8, 1971- -1975.
• [10] Mrowec S., Teoria dyfuzji w stanie stałym - wybrane zagadnienia, PWN, Warszawa 1989.
• [11] Śleziona J., Kształtowanie właściwości kompozytów stop Al - cząstki ceramiczne wytwarzanych metodami odlewniczymi, ZN Politechniki Śląskiej 1994, Hutnictwo nr 47.
• [12] Olszówka-Myalska A., Influence of sintering temperature on decohesion of composite modified with nickel, Inżynieria Materiałowa 2001, 5, 683-686.
• [13] Śleziona J., Formanek B., Olszówka-Myalska A., Wytwarzanie kompozytów na osnowie stopów aluminium zbrojonych drobnodyspersyjnymi cząstkami ceramicznymi i międzymetalicznymi, Inżynieria Materiałowa 2002, 3, 122- 128.
• [14] Olszówka-Myalska A., Wpływ temperatury spiekania na mechanizm dekohezji kompozytu Al-(Al2O3)p, Kompozyty 2001, 1, 1, 64-67.