In this study, the electroless nickel plating method has been investigated for the coating of Ni nanoparticles onto fine Al powder as promising energetic materials. The adsorption of nickel nanoparticles onto the surface of Al powders has been studied by varying various process parameters, namely, the amounts of reducing agent, complexing agent, and pH-controller. The size of nickel nanoparticles synthesized in the process has been optimized to approximately 200 nm and they have been adsorbed on the Al powder. TGA results clearly show that the temperature at which oxidation of Al mainly occurs is lowered as the amount of Ni nanoparticles on the Al surface increases. Furthermore, the Ni-plated Al powders prepared for all conditions show improved exothermic reaction due to the self-propagating high-temperature synthesis (SHS) between Ni and Al. Therefore, Al powders fully coated by Ni nanoparticles show the highest exothermic reactivity: this demonstrates the efficiency of Ni coating in improving the energetic properties of Al powders.
Aluminum based metal matrix composite reinforced with SiC particles was fabricated by the powder-in sheath rolling method. A stainless steel tube with outer diameter of 12 mm and wall thickness of 1mm was used as a sheath. Mixture of aluminum powder and SiC particles of which volume content was varied from 5 to 20vol.% was filled in the tube by tap filling and then rolled to 75% reduction at ambient temperature. The rolled specimen was sintered at 56$0^{\circ}C$ for 0.5hr. The tensile strength of the (SiC)$_{p}$/Al composite increased with the volume content of SiC particles, and at 20vol.% it reached a maximum of 100㎫ which is 1.6 times higher than unreinforced material. The elongation decreased with the volume content of $Al_{2}$O$_{3}$ particles. The mechanical properties of the (SiC)$_{p}$/Al composite fabricated by the powder-in sheath rolling is compared with that of (Al$_{2}$O$_{3}$)$_{p}$/Al composite by the same process.ess.
This study for preparation of aluminum nitride (AlN) with high purity was carried out by self-propagating high-temperature synthesis method in two different systems, $Al-N_{2}$ and $Al-N_{2}$-AlN, with the change of nitrogen gas pressure and dilution factor. On the occasion of $Al-N_{2}$ system, unreacted aluminum was detected in the product in spite of high nitrogen pressure, 10 MPa, This may be caused by obstructing nitrogen gas flow to inner part of molten and agglomerate of aluminum, formed in pre-heating zone. In $Al-N_{2}$-AlN system, AlN with a purity of 95% or ever can be prepared in the condition of $f_{Dil}\geq0.5$, $P_{N_{2}}\geq$ 1 MPa, and the purity can be elevated to 98% over in the condition of $f_{Dil}$ = 0.7 and $P_{N_{2}}$ = 10 MPa.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.17
no.1
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pp.1-6
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2008
There are some methods that have been used to manage a degasing process in recent years, such as an injection method that uses aluminum molten metal powder and chemicals supplier and input method that supplies argon and nitrogen, or chlorine gas by using a gas blow-tube. However, these methods show some problems, and it shows that it is a difficult process to handle, pollution due to producing a lot of toxic gases like chlorine and fluoride gas, irregular effects, and lowering work efficiency due to the excessive processing time. The problems that are the most fatal are the producing a lot of sludge due to the reaction of aluminum molten metal with chemicals, loss of metals, and decreasing the life of refractory materials. In order to solve these problems, this paper develops a technology that is related to aluminum continuous casting molten metal and monolithic degasing apparatus. A degasing apparatus developed in this study improved the existing methods and prevented environmental pollution with smokeless, odorless, and harmlessness by using a new method that applies argon and nitrogen gas in which the methods used in the West and Japan are eliminated. The method developed in this study decreases the molten metal processing and settling time compared to the existing methods and improves the workers' health, safety, and environment because there is no pollution in processes.
Hwang, Jin Uk;Tak, Woo Seong;Nam, Sang Yong;Kim, Woo Sik
Journal of Powder Materials
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v.26
no.5
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pp.383-388
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2019
To improve the mechanical properties of aluminum, graphene has been used as a reinforcing material, yielding graphene-reinforced aluminum matrix composites (GRAMCs). Dispersion of graphene materials is an important factor that affects the properties of GRAMCs, which are mainly manufactured by mechanical mixing methods such as ball milling. However, the use of only mechanical mixing process is limited to achieve homogeneous dispersion of graphene. To overcome this problem, in this study, we have prepared composite materials by coating aluminum particles with graphene by a self-assembly reaction using poly vinylalcohol and ethylene diamine as coupling agents. The scanning electron microscopy and Fourier-transform infrared spectroscopy results confirm the coating of graphene on the Al surface. Bulk density of the sintered composites by spark plasma sintering achieved a relative density of over 99% up to 0.5 wt.% graphene oxide content.
Aluminum alloys are extensively employed in several industries, such as automobile, aerospace, and architecture, owing to their high specific strength and electrical and thermal conductivities. However, to meet the rising industrial demands, aluminum alloys must be designed with both excellent mechanical and thermal properties. Computer-aided alloy design is emerging as a technique for developing novel alloys to overcome these trade-off properties. Thus, the development of a new experimental method for designing alloys with high-throughput confirmation is gaining focus. A new approach that rapidly manufactures aluminum alloys with different compositions is required in the alloy design process. This study proposes a combined approach to rapidly investigate the relationship between the microstructure and properties of aluminum alloys using a direct energy deposition system with a dual-nozzle metal 3D printing process. Two types of aluminum alloy powders (Al-4.99Si-1.05Cu-0.47Mg and Al-7Mg) are employed for the 3D printing-based combined method. Nine types of Al-Si-Cu-Mg alloys are manufactured using the combined method, and the relationship between their microstructures and properties is examined.
Metal additive manufacturing (AM) has transformed conventional manufacturing processes by offering unprecedented opportunities for design innovation, reduced lead times, and cost-effective production. Aluminum alloy, a material used in metal 3D printing, is a representative lightweight structural material known for its high specific strength and corrosion resistance. Consequently, there is an increasing demand for 3D printed aluminum alloy components across industries, including aerospace, transportation, and consumer goods. To meet this demand, research on alloys and process conditions that satisfy the specific requirement of each industry is necessary. However, 3D printing processes exhibit different behaviors of alloy elements owing to rapid thermal dynamics, making it challenging to predict the microstructure and properties. In this study, we gathered published data on the relationship between alloy composition, processing conditions, and properties. Furthermore, we conducted a sensitivity analysis on the effects of the process variables on the density and hardness of aluminum alloys used in additive manufacturing.
Effect of Cr, Cu and Ni metal powders addition on the alloyed layer of aluminum alloy (AC2B) has been investigated with the plasma transferred arc (PTA) overlaying process. The overlaying conditions were 125-200A in plasma arc current, 150mm/min in process speed and 5-20g/min in powder feeding rate. Main results obtained are summarized as follows: 1) It was made clear that formation of thick surface alloyed layer on aluminum alloy is possible by PTA overlaying process. 2) The range of optimum alloying conditions were much wider in case of Cu and Ni powder additions than the case of Cr powder addition judging from the surface appearance and the bead macrostructure. 3) Alloyed layer with Cu showed almost the homogeneous microstructure through the whole layer by eutectic reaction. alloyed layers with Cr and Ni showed needle-like and agglomerated microstructures, the structure of which has compound layer in upper zone of bead by peritectic and eutectic-peritectic reactions, respectively. 4) Microconstituents of the alloyed layer were analyzed as A1+CrA $l_{7}$ eutectics, C $r_{2}$al sub 11/, CrA $l_{4}$, C $r_{4}$A $l_{9}$ and C $r_{5}$A $l_{*}$ 8/ for Cr addition, Al+CuA $l_{2}$(.theta.) eutectics and .theta. for Cu addition, and Al+NiA $l_{3}$ eutectics. NiA $l_{3}$, N $i_{2}$A $l_{3}$ and NiAl for Ni addition. 5) Concerning defect of the alloyed layer, many blow holes were seen in Cr and Ni additions although there was lesser in Cu addition. Residual gas contents in blow hole for Cu and Ni alloyed layer were confirmed as mainly $H_{2}$ and a littie of $N_{2}$ Cracking was observed in compound zone of the alloyed layer in case of Cr and Ni addition but not in Cu alloyed layer.r.r.
Far infrared ceramic/aluminum composite powders for thermal spray were fabricated by spray drying method and investigated the characteristics of the plasma sprayed coating layers, I.e. microstructure, phases, thermal shock resistance and spectral emissivity. The shape of the spray dried composite powder was spherical and the particle size distribution was 34~105${\mu}m $. Aluminum was distributed homogeneously in the spray dried composite powder. Spectral emissivity of the plasma sprayed coating layer ranges from 3 to 14${\mu}m $ whereas spectral emissivity of the raw ceramic powder ranges from 8 to 14${\mu}m $. And then spectral emissivity of the coatings was better than that of the raw powder but spectral emissivity was decreased with increasing aluminum content. It was found that aluminum content ranging from 20 to 30wt% was suitable for fabricating far-infrared radiator by plasma spraying method.
The densification behavior of Al-20Si-5.5Fe-1.2Mg-0.5Mn powders was investigated through micro-structure analysis of sintered specimens. The specimens sintered in vacuum or in high purity (99.999%) nitrogen showed porous near-surface microstructures. The densification of near-surface part was enhanced by means of ultra-high purity (99.9999%) nitrogen atmosphere. The relationship between slow densification and oxide surfaces of Al alloy powders was discussed. And the effects of Mg addition, nitrogen gas, and humidity on densification were discussed. In addition, the rapid growth of primary Si crystals above the critical temperature was reported.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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