The effect of extrusion temperature on the microstructure and mechanical properties were studied in He-gas atomized $Al_{81-(x+y)}Si_{19}Ni_xCe_y$ alloy powders and their extruded bars using SEM, tensile testing and thermal expansion testing. The extruded bar of $Al_{73}Si_{19}Ni_7Ce_1$ alloy consists of a mixed structure in which fine Si particles with a particle size below 20∼500nm and very fine $Al_3Ni,\;Al_3Ce$ compounds with a particle size below 200nm are homogeneously dispersed in Al martix with a grain size below 500nm. With increasing extrusion temperature, the microstructural scale was decreased. The ultimate tensile strength of the alloy bars has incresed with decreasing extrusion temperature from 500 to 35$0^{\circ}C$ and $Al_{73}Si_{19}Ni_7Ce_1$ alloy extreded at 35$0^{\circ}C$ shows a highest tensile strength of 810 MPa due to the fine namostructure. The addition of Ni and Ce decreased the coefficients of thermal expansion and the effects of extression temperature on the thermal expansion were not significant.
We fabricate fine (<$20{\mu}m$) powders of $Bi_{0.5}Sb_{1.5}Te_3$ alloys using a large-scale production method and subsequently consolidate them at temperatures of 573, 623, and 673 K using a spark plasma sintering process. The microstructure, mechanical properties, and thermoelectric properties are investigated for each sintering temperature. The microstructural features of both the powders and bulks are characterized by scanning electron microscopy, and the crystal structures are analyzed by X-ray diffraction analysis. The grain size increases with increasing sintering temperature from 573 to 673 K. In addition, the mechanical properties increase significantly with decreasing sintering temperature owing to an increase in grain boundaries. The results indicate that the electrical conductivity and Seebeck coefficient ($217{\mu}V/K$) of the sample sintered at 673 K increase simultaneously owing to decreased carrier concentration and increased mobility. As a result, a high ZT value of 0.92 at 300 K is achieved. According to the results, a sintering temperature of 673 K is preferable for consolidation of fine (<$20{\mu}m$) powders.
For the austenitic stainless steel (304L) manufactured by metal injection molding(MIM), the effects of copper content and sintering temperature on the mechanical properties, antibacterial activities, corrosion resistance, and electric resistances were investigated. The specimens were prepared by injection molding of the premixed powders of water-atomized 304 L and Cu with poly-acetyl binders. The green compacts were prepared with various copper contents from 0 to 10 wt.% Cu, which were debound thermally at 873 K for 7.2 ks in $N_2$gas atmosphere and subsequently sintered at various temperatures from 1323 K to 1623 K for 7.2 ks in Ar gas atmosphere. The relative density and tensile strength of the sintered compacts showed the minimum values at 5 and 8 wt.% Cu, respectively. Both the relative density and the tensile strength of the specimen with 10 wt.% Cu sintered at 1373 K showed the highest values, higher than those of copper-free specimen. Antibacterial activities investigated by the plastic film contact printing method for bacilli and the quantitative analysis of copper ion dissolved in water increased as the increase of the copper content to stainless steels. It was also verified by the measurement of pitting potential that the copper addition in 304 L could improve the corrosion resistance. Furthermore the electric conductivity increased with the increase of copper content.
Park, Sang-Choon;Kim, Mok-Soon;Kim, Kyung-Taek;Shin, Seung-Young;Lee, Jeong-Keun;Ryu, Kwan-Ho
Korean Journal of Metals and Materials
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v.49
no.11
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pp.853-859
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2011
Compressive deformation behavior of Al-10Si-5Fe-1Zr (wt%) alloy preform fabricated by SPS(spark plasma sintering) of gas atomized powder was investigated in the temperature range from 380 to $480^{\circ}C$ and at strain rates from $1.0{\times}10^{-3}$ to $1.0{\times}10^{0}s^{-1}$. Stress-strain curves showed a peak stress (${\sigma}_p$) during initial stage of deformation, followed by a steady state flow at all temperatures and strain rates tested. The (${\sigma}_p$) decreased with both increase in temperature and decrease in strain rate. Nearly full densification was found to occur in the compressively deformed specimens irrespective of test condition. TEM observation revealed a restricted grain growth during steady state flow.
Kim Taek-Soo;Lee Jin-Kyu;Kim Hwi-Jun;Bae Jung-Chan
Journal of Powder Materials
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v.12
no.6
s.53
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pp.406-412
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2005
This work is to present a new synthesis of metallic glass (MG)/metallic glass (MG) composites using gas atomization and spark plasma sintering (SPS) processes. The MG powders of $Cu_{54}Ni_6Zr_{22}Ti_{18}$ (CuA) and $Ni_{59}Zr_{15}Ti_{13}Nb_7Si_3Sn_2Al_1$(NiA) as atomized consist of fully amorphous phases and present a different thermal behavior; $T_g$ (glass transition temperature) and $T_x$ (crystallization temperature) are 716K and 765K for the Cu base powder, but 836K and 890K for the Ni base ones, respectively. SPS process was used to consolidate the mixture of each amorphous powder, being $CuA/10\%NiA\;and\;NiA/10\%CuA$ in weight. The resultant phases were Cu crystalline dispersed NiA matrix composites as well as NiA phase dispersed CuA matrix composites, depending on the SPS temperatures. Effect of the second phases embedded in the MG matrix was discussed on the micro-structure and mechanical properties.
The microstructure, mechanical and electrochemical properties of plasma electrolytic coatings (PEO) coatings on Mg-4.3 wt%Zn-1.0 wt%Y and Mg-1.0 wt%Zn-2.0 wt%Y alloys prepared by gas atomization, followed by compaction at 320 for 10 min under the pressure of 700 MPa and sintering at 380 and 420 respectively for 24 h, were investigated, which was compared with the cast Mg-1.0 wt%Zn alloy. All coatings consisting of MgO and $Mg_2SiO_4$ oxides showed porous and coarse surface features with some volcano top-like pores distributed disorderly and cracks between pores. In particular, the surface of coatings on Mg-1.0 wt%Zn-2.0 wt%Y alloy showed smaller area of pores and cracks compared to the Mg-4.3 wt%Zn-1.0 wt%Y and Mg-1.0 wt%Zn alloys. The cross section micro-hardness of coatings on the gas atomized Mg-Zn-Y alloys was higher than that on the cast Mg-1.0 wt%Zn alloy. Additionally, the coated Mg-1.0 wt%Zn-2.0 wt%Y alloy exhibited the best corrosion resistance in 3.5%NaCl solution. It could be concluded that the addition of Y has a beneficial effect on the formation of protective and hard coatings on Mg alloys by plasma electrolytic oxidation treatment.
The effects of Cu and Fe additions on the thermal stability, microstructure and mechanical properties of $Al_{85}-Ni_{8.5}-Mm_{6.5},\;Al_{84}-Ni_{8.5}-Mm_{6.5}Cu_1,\;Al_{84}-Ni_{8.5}-M_{m6.5}Fe_1$ alloys, manufactured by gas atomization, degassing and hot-extrusion were investigated. Gas atomization, with a wide super-cooled liquid region, allowed the alloy powders to exhibit varying microstructure depending primarily on the powder size and composition. Al hotextruded alloys consisted of homogeneously-distributed fine-grained fcc-Al matrix and intermetallic compounds. A substitution of 1 at.% Al by Cu increased the thermal stability of the amorphous phase and produced alloy microstructure with smaller fcc-Al grains. On the other hand, the same substitution of 1 at.% Al by Fe decreased the stability of the amorphous phase and produced larger fcc-Al grains. The formation of intermetallic compounds such as $Al_3Ni,\;Al_{11}Ce_3\;and\;Al_{11}La_3$ was suppressed by the addition of Cu or Fe. Among the three alloys examined, the highest Vickers hardness and compressive strength were obtained for $Al_{84}-Ni_{8.5}-M_{m6.5}Cu_1$ alloy, and related to the finest fcc-Al grain size attained from increased thermal stability with Cu addition.
YONG-HO KIM;IK-HYUN OH;HYO-SANG YOO;HYUN-KUK PARK;JUNG-HAN LEE;HYEON-TAEK SON
Archives of Metallurgy and Materials
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v.65
no.3
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pp.1045-1049
/
2020
This research describes effects of Si addition on microstructure and mechanical properties of the Al-Cr based alloys prepared manufactured using gas atomization and SPS (Spark Plasma Sintering) processes. The Al-Cr-Si bulks with high Cr and Si content were produced successfully using SPS sintering process without crack and obtained fully dense specimens close to nearly 100% T. D. (Theoretical Density). Microstructure of the as-atomized Al-Cr-Si alloys with high contents of Cr and Si was composed multi-phases with hard and thermally stable such as Al13Cr4Si4, AlCrSi, Al8Cr5 and Cr3Si intermetallic compounds. The average hardness values were 703 Hv for S5, 698 Hv for S10 and 824 Hv for S20 alloy. Enhancement of hardness value was resulted from the formation of the multi-intermetallic compound with hard and thermally stable and fine microstructure by the addition of high Cr and Si using rapid solidification and SPS process.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2007.05a
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pp.236-240
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2007
In order to control the microstructure of amorphous/crystalline composites, gas atomized $Cu_{54}Ni_{6}Zr_{22}Ti_{18}$ metallic glass powders wrapped in a crystalline brass were extruded repeatedly. The size of microstructure in the resultant composites was varied depending on the pass of extrusion as well as on the area reduction ratio. The microstructure could be estimated using an equation of $r_n=r_{n-1}/R^{1/2}$, where R is reduction ratio and $r_n$ is the resultant radius of the extruded bar after n pass. Theory of microstructural refinement as well as the relationship between the resultant microstructures and mechanical properties was discussed.
In order to, simultaneously, synthesize and control the size of microstructure of amorphous/crystalline composites, a repeated extrusion process was performed using the gas atomized $Cu_{54}Ni_6Zr_{22}Ti_{18}$ metallic glass powders and the crystalline brasses. The size of microstructure in the resultant composites was varied depending on the pass of extrusion as well as on the area reduction ratio. The microstructure could be estimated using an equation of $r_n=r_{n-1}/R^{1/2}$, where R is reduction ratio and $r_n$ is the resultant radius of the extruded bar after n pass. Theory of microstructural refinement as well as the relationship between the resultant microstructures and mechanical properties was discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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