VLASTNOSTI A VÝZNAM RYCHLE ZTUHLÝCH SLITIN HLINÍKU. Barbora Bártová, Dalibor Vojtěch a Čestmír Barta, Čestmír Barta jun. b



Podobné dokumenty
STUDIUM FÁZOVÉHO SLOŽENÍ RYCHLE ZTUHLÝCH HLINÍKOVÝCH SLITIN

MIKROSTRUKTURA A FÁZOVÉ SLOŽENÍ RYCHLE ZTUHLÝCH SLITIN Al-Ni-Zr. MICROSTRUCTURE AND PHASE COMPOSITION OF RAPIDLY SOLIDIFIED Al-Ni-Zr ALLOYS

ELECTROCHEMICAL HYDRIDING OF MAGNESIUM-BASED ALLOYS

SMĚROVÁ KRYSTALIZACE EUTEKTIK SYSTÉMU Ti-Al-Si DIRECTIONAL CRYSTALLIZATION OF Ti-Al-Si EUTECTICS

STRUKTURA VLASTNOSTI SLITINY Al-TM-Ce. STRUCTURE AND PROPERTIES OF Al-TM-Ce ALLOYS. Alena Michalcová Dalibor Vojtěch Pavel Novák Jan Šerák

VLASTNOSTI RYCHLE ZTUHLÝCH SLITIN Al-Mn A Al-Mn-Sr. PROPERTIES OF RAPIDLY SOLIDIFIED Al-Mn AND Al-Mn-Sr ALLOYS

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ RYCHLE ZTUHLÝCH PRÁŠKOVÝCH SLITIN Al-Cr-Fe-Ti-Si

STRUKTURA A VLASTNOSTI PRÁŠKOVÝCH SLITIN

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

, Hradec nad Moravicí POLYKOMPONENTNÍ SLITINY HOŘČÍKU MODIFIKOVANÉ SODÍKEM

Metodika hodnocení strukturních změn v ocelích při tepelném zpracování

POVRCHOVÉ VYTVRZENÍ PM NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM PLAZMOVOU NITRIDACÍ SURFACE HARDENING OF NIOBIUM-CONTAINING PM TOOL STEEL BY PLASMA NITRIDING

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ NIKLOVÝCH SUPERSLITIN HEAT TREATMENT OF HIGH-TEMPERATURE NICKEL ALLOYS. Božena Podhorná a Jiří Kudrman a Karel Hrbáček b

VLASTNOSTI PM SLITINY AlCr6Fe2Ti S VYSOKOU TEPELNOU STABILITOU. PROPERTIES OF PM AlCr6Fe2Ti ALLOY WITH HIGH THERMAL STABILITY

MOŽNOSTI TVÁŘENÍ MONOKRYSTALŮ VYSOKOTAVITELNÝCH KOVŮ V OCHRANNÉM OBALU FORMING OF SINGLE CRYSTALS REFRACTORY METALS IN THE PROTECTIVE COVER

VLIV OBSAHU HLINÍKU NA VLASTNOSTI HOŘČÍKOVÝCH SLITIN PŘI ODLÉVÁNÍ DO BENTONITOVÝCH A FURANOVÝCH FOREM

DUPLEXNÍ POVLAKOVÁNÍ PM NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM DUPLEX COATING OF THE NIOBIUM-ALLOYED PM TOOL STEEL

MIKROSTRUKTURA A MECHANICKÉ VLASTNOSTI SLITINY AlMn5 VYROBENÉ TECHNOLOGIÍ PRÁŠKOVÉ METALURGIE

RYCHLÉ CHLAZENÍ KOVŮ VÝZNAM, TECHNOLOGIE A VYUŽITÍ

VLASTNOSTI KOMPOZITNÍCH POVLAKŮ S KATODICKY VYLUČOVANOU MATRICÍ

CREEP AUSTENITICKÉ LITINY S KULIČKOVÝM GRAFITEM CREEP OF AUSTENITIC DUCTILE CAST IRON

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ KONSTRUKČNÍCH OCELÍ SVOČ Jana Martínková, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, Plzeň Česká republika

SVAŘOVÁNÍ KOVOVÝCH MATERIÁLŮ LASEREM LASER WELDING OF METAL MATERIALS

VÝROBKY PRÁŠKOVÉ METALURGIE

VLIV CHEMICKÉHO SLOŽENÍ A KINETIKY KRYSTALIZACE NA TVORBU SULFIDICKÝCH VMĚSTKŮ V OCELÍCH

Prášková metalurgie. Výrobní operace v práškové metalurgii

HODNOCENÍ MIKROSTRUKTURY A VLASTNOSTÍ ODLITKŮ ZE SLITINY AZ91HP EVALUATION OF MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF SAND CAST AZ91HP MAGNESIUM ALLOY

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Slitiny hořčíku současný stav vývoje a použití

Metalografie ocelí a litin

Návrh řešení a eliminace deformací u tlakově litých rámů bezpečnostních interkomů ze slitiny zinku

VLIV UHLÍKU (0,1-1,9 at.%) NA STRUKTURU SLITINY Fe- 40at.% Al. THE EFFECT OF CARBON ( at.%) ON THE STRUCTURE OF Fe- 40at.

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ PM-NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM Markéta Pavlíčková, Dalibor Vojtěch, Jan Šerák, Luboš Procházka, Pavel Novák a Peter Jurči b

ELEKTROLYTICKY VYLUČOVANÉ KOMPOZITNÍ POVLAKY (ECC) JAKO POVRCHOVÁ OCHRANA ODOLNÁ PROTI OPOTŘEBENÍ VE STROJÍRENSTVÍ

VYSOKOTEPLOTNÍ OXIDACE SLITIN TI-SI. T. Kubatík, D. Vojtěch, J. Šerák, B. Bártová, J. Verner

OXIDAČNÍ ODOLNOST A TEPELNÁ STABILITA SLITIN Ti-Al-Si VYROBENÝCH REAKTIVNÍ SINTRACÍ

VLASTNOSTI RYCHLE ZTUHLÝCH PRÁŠKŮ NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM

VLIV STŘÍDAVÉHO MAGNETICKÉHO POLE NA PLASTICKOU DEFORMACI OCELI ZA STUDENA.

VLIV SMĚROVÉ KRYSTALIZACE NA MIKROSTRUKTURU SLITINY Ti-46Al-5Nb-1W

INFLUENCE OF HEAT RE-TREATMENT ON MECHANICAL AND FATIGUE PROPERTIES OF THIN SHEETS FROM AL-ALLOYS. Ivo Černý Dagmar Mikulová

NEDOSTATKY PŘI VÝBĚRU A ZPRACOVÁNÍ VYSOKOLOGOVANÝCH NÁSTROJOVÝCH OCELÍ. Peter Jurči

SLEDOVÁNÍ AKTIVITY KYSLÍKU PŘI VÝROBĚ LITINY S KULIČKOVÝM GRAFITEM

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FYZIKÁLNA PODSTATA A MECHANIZMUS PLASTICKEJ DEFORMÁCIE

VLASTNOSTI NiCrW SLITIN BĚHEM DLOUHODOBÉHO ŽÍHÁNÍ. PROPERTIES OF NiCrW ALLOYS DURING LONG-RUN HIGH- TEMPERATURE ANNEALING

POŽÁRNÍ ODOLNOST DŘEVOBETONOVÉHO STROPU

LICÍ PÁNVE V OCELÁRNĚ ARCELORMITTAL OSTRAVA POUŽITÍ NOVÉ IZOLAČNÍ VRSTVY

VYSOCEPEVNÉ HLINÍKOVÉ SLITINY SE ZLEPŠENÝMI SLÉVÁRENSKÝMI VLASTNOSTMI

Strukturní charakteristiky hořčíkové slitiny AZ91. Structure of Magnesium Alloy AZ91.

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Nauka o materiálu. Přednáška č.11 Neželezné kovy a jejich slitiny

STUDIUM ELEKTROCHEMICKÝCH KOROZNÍCH JEVŮ DVOUFÁZOVÝCH OCELÍ ZA POUŽITÍ METODY SRET.

P. Verner, V. Chrást

PERSPEKTIVNÍ METODY SPOJOVÁNÍ MATERIÁLŮ PŘIVAŘOVÁNÍ SVORNÍKŮ Perspective Methods of Material Joining Stud Welding

SLITINY NEŽELEZNÝCH KOVŮ A JEJICH VYUŽITÍ V PRAXI NON-FERROUS ALLOYS AND THEIR USE IN PRACTISE

POPIS PRECIPITAČNÍCH DĚJŮ PŘI SEKUNDÁRNÍM VYTVRZENÍ PM NÁSTROJOVÉ OCELI SE ZVÝŠENÝM OBSAHEM NIOBU. P. Novák, M. Pavlíčková, D. Vojtěch, J.

INTERMETALICKÉ FÁZE NA BÁZI Ti-Al-Si PŘIPRAVENÉ METODOU PRÁŠKOVÉ METALURGIE. INTERMETALLIC PHASES BASED ON Ti-Al-Si PREPARED BY POWDER METALLURGY

Základní informace o wolframu

a UJP PRAHA a.s., Nad Kamínkou 1345, Praha Zbraslav, b PBS Velká Bíteš a.s. Vlkovská 279, Velká Bíteš,

ELEKTROCHEMIE NA SYSTÉMECH S TENKÝMI VRSTVAMI ELECTRO-CHEMICAL ANALYSIS ON SYSTEMS THIN FILM SUBSTRATE

VLASTNOSTI TEPELNĚ ZPRACOVANÝCH SOUČÁSTÍ Z BERYLIOVÉHO BRONZU. Kříž Antonín 1) Schmiederová Iva 2) Kraus Václav 2)

ACOUSTIC EMISSION SIGNAL USED FOR EVALUATION OF FAILURES FROM SCRATCH INDENTATION

MECHANICKÉ VLASTNOSTI A STRUKTURNÍ STABILITA LITÝCH NIKLOVÝCH SLITIN PO DLOUHODOBÉM ÚČINKU TEPLOTY

MODERNÍ MATERIÁLY A TECHNOLOGIE PRO VÝROBU ZAŘÍZENÍ URČENÝCH K PRÁCI V KOROZIVNÍM PROSTŘEDÍ

þÿ V l i v v o d í k u n a p e v n o s t a s v ay i t vysokopevných martenzitických ocelí pro automobilové aplikace

Keramika spolu s dřevem, kostmi, kůží a kameny patřila mezi první materiály, které pravěký člověk zpracovával.

Lisování nerozebíratelných spojů rámových konstrukcí

PROVĚŘENÍ VLIVU SMĚROVÉ KRYSTALIZACE NA VLASTNOSTI Ni 3 Al. VŠB TU Ostrava, třída 17. listopadu, Ostrava Poruba

SLITINA AlMg3 LEGOVANÁ Sc A Zr PŘIPRAVENÁ PRÁŠKOVOU METALURGIÍ. AlMg3 ALLOY WITH Sc AND Zr ADDITIONS PREPARED BY POWDER METALLURGY METHOD

METODY CHARAKTERIZACE POLOVODIVÝCH TERMOELEKTRICKÝCH MATERIÁLŮ

VYSOKOTEPLOTNÍ CREEPOVÉ VLASTNOSTI SLITINY Fe31Al3Cr S PŘÍSADOU Zr. HIGH TEMPERATURE CREEP PROPERTIES Fe31Al3Cr ALLOY WITH Zr ADITIVE

BIOLOGICKÉ LOUŽENÍ KAMÍNKU Z VÝROBY OLOVA

VÝZKUM MOŽNOSTÍ ZVÝŠENÍ ŽIVOTNOSTI LOŽISEK CESTOU POVRCHOVÝCH ÚPRAV

23. dny tepelného zpracování 23 rd International Conference on Heat Treatment

Tváření,tepelné zpracování

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace

Hodnocení degradace ocelí pro tepelnou energetiku pomocí mikrosrukturních paramertrů

42 X X X X. X X Hutní skupina. Pořadové číslo slitiny Sudé tvářené Liché - slévárenské

SMA 2. přednáška. Nauka o materiálu NÁVRHY NA OPAKOVÁNÍ

a)čvut Praha, stavební fakulta, katedra fyziky b)čvut Praha, stavební fakulta, katedra stavební mechaniky

MOŽNOSTI VYUŽITÍ MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ. Tomáš Schellong Kamil Pětroš Václav Foldyna. JINPO PLUS a.s., Křišťanova 2, Ostrava, ČR

VLIV HLINÍKU, DUSÍKU A MODULU ODLITKU NA VZNIKU LASTUROVÝCH LOMŮ V OCELOVÝCH ODLITCÍCH

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA MECHANICKÉ VLASTNOSTI A VYSOKOTEPLOTNÍ STABILITU NIKLOVÉ SLITINY IN 792 5A

MECHANISMUS TVORBY PORÉZNÍCH NANOVLÁKEN Z POLYKAPROLAKTONU PŘIPRAVENÝCH ELEKTROSTATICKÝM ZVLÁKŇOVÁNÍM

PŘÍPRAVA SLITIN Fe-Al-Si REAKTIVNÍ SINTRACÍ PREPARATION OF Fe-Al-Si ALLOYS BY REACTIVE SINTERING

OPTIMALIZACE SVAŘOVACÍCH PARAMETRŮ PŘI ODPOROVÉM BODOVÉM SVAŘOVÁNÍ KOMBINOVANÝCH MATERIÁLŮ

MODELY TUHNUTÍ A HETEROGENITY PLYNULE LITÉ BRAMY A JEJICH APLIKACE

PŘÍPRAVA INTERMEDIÁLNÍCH FÁZÍ SYSTÉMU Ti-Al-Si REAKTIVNÍ SINTRACÍ. PREPARATION OF INTERMEDIARY PHASES FROM Ti-Al-Si SYSTEM BY REACTIVE SINTERING

Vlastnosti a struktura oxidických vrstev na slitinách titanu

THE PREDICTION PHYSICAL AND MECHANICAL BEHAVIOR OF FLOWING LIQUID IN THE TECHNICAL ELEMENT

Transfer inovácií 20/

Odpad z výroby minerální vlny a možnosti jeho využití do betonové směsi

Moderní materiály s aplikačním potenciálem Amorfní kovy Kompozity, FGM Ferrofluidy Molekulární magnety

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

PIV MEASURING PROCESS THROUGH CURVED OPTICAL BOUNDARY PIV MĚŘENÍ PŘES ZAKŘIVENÁ OPTICKÁ ROZHRANÍ. Pavel ZUBÍK

VYUŽITÍ FERMENTAČNÍCH ZBYTKŮ ANAEROBNÍ DIGESCE JAKO PALIVA APPLICATION OF FERMENTED ANAEROBIC DIGESTION REMAINDERS AS FUEL

THE IMPACT OF PROCESSING STEEL GRADE ON CORROSIVE DEGRADATION VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ OCELI NA KOROZNÍ DEGRADACI

METALOGRAFIE I. 1. Úvod

VLASTNOSTI KOVOVÝCH VRSTEV DEPONOVANÝCH MAGNETRONOVÝM NAPRAŠOVÁNÍM NA SKLENENÝ SUBSTRÁT

DETERMINATION OF MECHANICAL AND ELASTO-PLASTIC PROPERTIES OF MATERIALS BY NANOINDENTATION METHODS

Transkript:

VLASTNOSTI A VÝZNAM RYCHLE ZTUHLÝCH SLITIN HLINÍKU Barbora Bártová, Dalibor Vojtěch a Čestmír Barta, Čestmír Barta jun. b a Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, VŠCHT Praha, Technická 5, 166 28 Praha 6, bartovab@vscht.cz b BBT Materials Processing, Crystal Science and Technology Institute, Doubická 11, 184 00 Praha 8, bartabbt@comp.cz Abstrakt Široké využití hliníkových slitin je dáno zejména jejich nízkou hmotností a uspokojivými mechanickými vlastnostmi. Hlavní nevýhodou hliníkových slitin vyrobenými běžnými odlévacími procesy je ztráta mechanických vlastností při použití za zvýšených teplot. Jednou z možností, jak zvýšit stabilitu hliníkových slitin, je využití procesu rychlého tuhnutí. Tato práce se zabývá popisem jednotlivých technologií umožňujících velmi rychlé chlazení kovových tavenin (např. atomizace tavenin, metoda melt spinning ) a vlastnostmi konkrétních slitin hliníku vyrobených metodami práškové metalurgie. Abstract Wide range of applications of aluminium alloys is particularly due to their lightweight and satisfactory mechanical properties. The main disadvantage of aluminium alloys produced by common casting technologies is the decrease of mechanical properties at elevated temperature. The possibility how to increase the stability of aluminium alloys is the application of rapid solidification processes. This paper deals with description of various technologies, which are provided for rapid solidification of metal liquid (e.g. atomisation of liquid and melt spinning method) and with properties of particular aluminium alloys produced by powder metallurgy. 1. ÚVOD Široké využití hliníkových slitin je dáno zejména jejich nízkou hmotností a uspokojivými mechanickými vlastnostmi. Hlavní nevýhodou hliníkových je jejich poměrně nízká stabilita za zvýšených teplot. Pro aplikace za zvýšených teplot se hliníkové slitiny legují prvky nízkými difúzními koeficienty v hliníku (Fe, Cr, Ti, V, Zr, Ni) [1-4]. Díky tvorbě tvrdých a křehkých intermetalických fází, které zhoršují mechanické vlastnosti slitin, musí být koncentrace těchto prvků relativně nízké. Dlouhodobé použití slitin je tak limitováno teplotou okolo 250 C [5]. Hliníkové slitiny vyráběné metodami rychlého tuhnutí vykazují zlepšené vlastnosti za vyšších teplot, kdy slitiny vyráběné běžnými odlévacími procesy ztrácejí své mechanické vlastnosti. Použitím metod rychlého tuhnutí lze zvýšit koncentraci příměsí výrazně nad hodnotu rovnovážné rozpustnosti. Lze tedy využít kovy, jejichž rovnovážná rozpustnost v hliníku je velmi nízká (např. u železa, chrómu a molybdenu vrůstá rovnovážná rozpustnost z 0,02-0,70 na 1-10 at. %) [6, 7]. Metodami rychlého chlazení byly vyrobeny materiály u kterých získáme zcela nové vlastnosti. Pro rychle ztuhlý stav je charakteristické, že vlastnosti fází ve slitinách se výrazně liší od vlastností rovnovážných. Mezi významné mikrostrukturní rysy rychle ztuhlého stavu patří [8] potlačení mikroodmíšení, vznikají extrémně disperzní mikroskrystalické, nanokrystalické, popřípadě nanokvazikrystalické metastabilní fáze. U specifických systémů hliníkových slitin (např. hluboká eutektika) dochází během extrémně rychlého ochlazování 1

k potlačení krystalizace a vznikají amorfní fáze. Předpokladem vzniku amorfních fází ve slitinách je nadkritická rychlost ochlazování, dále jsou důležité rozdíly atomových poloměrů, vzájemná afinita atomů. Krystalizace (devitrifikace) amorfních fází bývá spojena se vznikem nanokrystalických fází. Během rychlého tuhnutí mohou vznikat přesycené tuhé roztoky, u kterých lze v určitých případech očekávat možnost precipitačního vytvrzování. V současné době je průmyslově využíváno několik technologií umožňujících velmi rychlé chlazení kovových tavenin. Mezi nejvýznamnější patří [9]: 1. atomizace tavenin používaná k výrobě kovových prášků, 2. povrchové natavování materiálu laserem nebo elektronovým paprskem, 3. chlazení tavenin na rychle rotujícím kotouči (melt spinning) a 4. nástřik roztaveného kovu tlakovým plynem na povrch substrátu. Uvedené metody umožňují dosáhnout ochlazovacích rychlostí až více než 10 6 K.s -1, jejich nevýhodou ovšem je, že vysoké ochlazovací rychlosti jsou dosahovány pouze v malých objemech taveniny. 2. METODY RYCHLÉHO CHLAZENÍ 2.1 Natavování povrchu pomocí laserového nebo elektronového paprsku Hlavním cílem této metody je modifikace povrchové vrstvy pomocí rychlého tuhnutí. Zdrojem tepla je laserový nebo elektronový paprsek fokusovaný na povrch vzorku. Tento paprsek způsobí rychlé natavení, poté je teplo odvedeno do spodní studené vrstvy. Rychlosti chlazení se pohybují v rozmezí 10 4-10 14 K.s -1, v závislosti na parametrech použitého paprsku. 2.2 Atomizace tavenin tlakovým médiem Principem této metody je rozprášení kovu vysoce energetickým médiem na malé kapičky. Přesunem kinetické energie z atomizujícího média, což může být plyn nebo kapalina, na roztavený kov dochází k velmi rychlému tuhnutí. Na rozdělení velikosti atomizovaných kapek mají vliv tyto veličiny: 1) vlastnosti materiálu teplota likvidu, hustota, tepelná vodivost, povrchové napětí, tepelná kapacita a teplo tání; 2) vlastnosti plynu hustota, tepelná kapacita, viskozita a tepelná vodivost; 3) výrobní parametry tlak atomizačního plynu, přehřátí taveniny a rychlost proudění kov-plyn. Roztavený kov Tlakové médium Ochlazovací rychlost 10 3-10 5 K.s -1 Kovový prášek Jako nejčastější tlakové médium se používají voda, vzduch a inertní plyny např. dusík, argon a helium. Inertní plyny se používají k atomizaci hliníkových slitin, aby se na povrchu kapek nevytvářela nežádoucí silná oxidická vrstva. Rychlosti chlazení se pohybují v rozmezí od 10 3 10 5 K.s -1. Jednou z nejdůležitějších aplikací atomizace je výroba prášků, viz obr.1. Práškové slitiny jsou vhodné pro následující kompaktizaci do konečného tvaru. U hliníkových slitin se nejčastěji ke kompaktizaci prášků využívá extruze za tepla v rozmezí teplot 400-600 C v závislosti na složení dané slitiny [2-4, 10-12]. Obr.1: Schéma atomizéru 2

2.3 Chlazení taveniny na rychle se pohybujícím substrátu (melt spinning) Roztavený kov Indukční ohřev Ochlazovací rychlost 10 5-10 6 K.s -1 Rotující měděný kotouč Pás rychle ztuhlé slitiny Obr.2:Schéma přípravy rychle ztuhlých pásků metodou melt spinning Tato technika je široce používaná, protože je snadno proveditelná a chladící rychlosti jsou vyšší než u ostatních technik. V tomto procesu dochází k vytlačení taveniny plynem na pohybující se substrát např. rotující kotouč, kde se tvoří rychle ztuhlý pásek kovu, viz. obr.2. Podle vzdálenosti tryska-substrát lze proces melt spinning rozdělit na tyto dvě uspořádání [13]. 1) Chill block melt spinning (CBMS) v tomto případě je tavenina kovu vytlačena z trysky s kruhovým otvorem. Vzdálenost trysky od substrátu je několik milimetrů. 2) Planar flow casting (PFC) = rovinné lití tavenina kovu je vytlačena z trysky, jejíž otvor má obdélníkový tvar a vzdálenost mezi tryskou a substrátem je menší než 1 mm. Zařízení na výrobu rychle ztuhlých pásků metodou plannar flow casting bylo zkonstruováno v laboratoři fyzikální metalurgie na ÚKMKI VŠCHT v Praze. Pohybujícím se substrátem je kotouč z chrom-zirkoniového bronzu o průměru 30 cm. Vsázka je tavena indukčním ohřevem. Na tomto zařízení lze dosáhnout obvodové rychlosti kola více než 30 m.s -1 a nastavit vzdálenost mezi tryskou a povrchem kotouče na méně než 100 µm. Jako výtlačný plyn se používá argon. V pracích [14, 15] se autoři zabývali sledováním vlivů různých parametrů procesu melt spinning na strukturu a fyzikální vlastnosti rychle ztuhlých slitin. Fyzikální vlastnosti pásků a tepelná stabilita nerovnovážných struktur závisí na konkrétních výrobních parametrech jako jsou: 1) obvodová rychlost kola, 2) tlak plynu, 3) teplota taveniny, 4) vzdálenost mezi tryskou a povrchem kotouče a další. V práci [13] bylo potvrzeno, že se vzrůstající obvodovou rychlostí kola (V s ) se snižovala tloušťka pásku a zvyšovala se ochlazovací rychlost, viz obr.3. Zároveň bylo zjištěno, že tloušťka pásku klesá s rostoucím přehřátím taveniny. Friedler [16] vysvětluje tento jev na základě vzrůstajícího Obr.3: Tloušťka pásků a rychlost ochlazování ( ) slitiny Fe 40 Ni 40 P 14 B 6 jako funkce obvodové rychlosti kola V s ( ) [13]. povrchového napětí některých tavenin na bázi železa s teplotou. 3

2.4. Nástřik roztaveného kovu tlakovým plynem na povrch substrátu Tato metoda se vyvinula jako rozšíření technologie atomizace taveniny. Tavenina je rozstřikována na substrát tlakovým médiem, vzniká tuhý polotovar, který je následně zpracováván např. extruzí. Touto metodou se vyrábí např. materiály s vysokou odolností proti otěru. 3. VÝVOJ RYCHLE ZTUHLÝCH SLITIN NA BÁZI HLINÍKU Výzkum v oblasti rychle ztuhlých hliníkových slitin se zvýšenou tepelnou stabilitou vedl k vývoji řady slitin, z nichž nejvýznamnější jsou slitiny dvou systémů: AlCr a AlFe. Díky svým výhodným vlastnostem a relativně nízké ceně mohou konkurovat drahým materiálům na bázi titanu a v některých aplikacích také mohou uspořit hmotnost náhradou ocelí [9, 17, 18]. Slitiny Al-Fe (s obsahem Fe až 10 hm.%) bývají legovány ještě dalšími prvky, jako jsou V, Si, Ce, Ni, Ti, Mo... Pro získání vysokých mechanických vlastností vyžadují tyto slitiny velmi rychlé chlazení. Proto je u nich nutná separace prášků nebo použití jiné metody rychlého chlazení (např. melt spinning ). Výzkum v této oblasti vedl k vývoji dvou typů slitin: Al-Fe-Ce (např. AlFe8Ce4) a Al-Fe-V-Si (např. AlFe8V1Si2), které dosahují uspokojivých mechanických vlastností při teplotách nad 300 C (Al-Fe-Ce) [17] a dokonce nad 400 C (Al-Fe-V-Si) [9]. V systému Al-Cr patří chrom mezi prvky s nejnižšími difúzními koeficienty v hliníku v tuhém stavu. U rychle ztuhlých slitin na bázi Al-Cr byl prokázán vznik tzv. kvazikrystalických fází [19]. Kromě toho je chrom v podmínkách rychlého chlazení schopen mnohem vyššího přesycení v tuhém roztoku např. v porovnání s železem, tzn., že nejsou třeba tak vysoké ochlazovací rychlosti jako v případě slitin na bázi Al-Fe. V rychle ztuhlém práškovém stavu je u slitin Al-Cr-X výrazně zastoupen plastický přesycený tuhý roztok [20], což činí kompaktizaci extruzí relativně snadnou. Během dalšího působení zvýšených teplot HV 0.02 100 90 80 70 60 50 40 T = 350 C AlCr6Fe2Ti1.5Si1 AlCr5.5Fe2Ti0.1Si1 AlFe7Cr2Si1 0 200 400 600 800 1000 Čas [h] Obr.4: Závislost tvrdosti HV 0,02 rychle ztuhlých prášků (frakce s velikostí částic 63-100 µm) na době žíhání dochází k velmi pomalé precipitaci intermetalických fází, která způsobuje nárůst tvrdosti slitiny. Nejstarším zástupcem této skupiny jsou slitiny Al- Cr-Zr. Bylo zjištěno, že kombinace dvou legujících prvků způsobuje vyšší přesycení tuhého roztoku než v případě binárních slitin Al-Cr a Al-Zr. Podobné chování lze očekávat také u slitin Al- Cr-Si a Al-Cr-Fe [7, 21]. Špičkových vlastností dosahují slitiny typu Al-Cr-Ti-Fe. Vysoká tepelná stabilita rychle ztuhlých prášků těchto slitin je dokumentována v práci [22], viz obr.4. Dále bylo ukázáno, že v kompaktizovaném stavu mohou dosahovat pevnosti v tahu až více než 700 MPa při uspokojivé pevnosti 300 MPa za teploty 300 C [11]. Kromě nevyhovující tepelné stability jsou v řadě aplikací omezujícím faktorem pro použití hliníkových slitin jejich mechanické vlastnosti. Pevnosti konvenčních klasickou technologií vyrobených hliníkových slitin, u kterých se uplatňují známé zpevňující mechanismy (substituční zpevnění tuhého roztoku, precipitační zpevnění, 4

zpevnění hranicemi zrn, disperzní zpevnění a deformační zpevnění), zřídka převyšují za pokojové teploty hodnotu 700 MPa. Výrazného zvýšení pevnosti bylo dosaženo u rychle ztuhlých slitin hliníku. I přes to, že hliníkové slitiny nepatří mezi systémy ochotně tvořící amorfní stav při rychlém chlazení, výzkum v této oblasti vedl k nalezení řady systémů, u nichž byla v rychle ztuhlém stavu přítomnost amorfní fáze prokázána. Mezi takové systémy patří slitiny hliníku s kovy vzácných zemin (Sm, Nd, Y, Ce..) a s přechodnými kovy (Ni, Fe, Ti, V...), jako jsou např.: Al-Ni-Yb, Al-Ni-Sm, Al-V-Fe, Al-Ti-Fe, Al-Y-Fe atd. [23-26]. Velmi důležité je to, že slitiny v amorfním stavu dosahují ultravysokých pevností v tahu až 1200 MPa. Pokud jsou amorfní slitiny žíhány, dochází u nich k tzv. devitrifikaci, která v první fázi vede ke vzniku nanokrystalických částic (velikost řádově v desítkách nm) fcc-al uzavřených v amorfní matrici, což je spojeno s dalším nárůstem pevnosti slitiny až na špičkové hodnoty téměř 1600 MPa [23]. Druhá fáze devitrifikace nastávající při vyšších teplotách je spojena s rozpadem zbytkové amorfní fáze za vzniku nanokrystalů intermetalických fází. U některých systémů vzniká nanokrystalická struktura již v rychle ztuhlém stavu. Uvedené vysoké hodnoty pevností platí pro rychle ztuhlé pásky slitin. Obvyklá praxe je ta, že pásky jsou mlety a výsledný prášek je kompaktizován např. extruzí za tepla. Při zvýšené teplotě extruze již vznikají nanokrystalické částice intermetalických fází, přesto však jsou dosahované mechanické vlastnosti kompaktů výrazně vyšší v porovnání s klasickými slitinami hliníku [23]. ZÁVĚR Použitím metod rychlého chlazení (atomizace, melt spinning ) lze vyrobit slitiny speciálního složení. Produkty z takto vyrobených slitin nacházejí uplatnění např. pro výrobu pájek, dále jako konstrukční součástky do automobilů (pístní kroužky), feromagnetika s velmi nízkými hysterezními ztrátami nebo vysocepevné lehké materiály na bázi hliníku odolné zvýšeným teplotám. LITERATURA [1] Ping, L. Dunlop, G.L. Microhardness measurement of individual Al-Mn-Cr powder particles produced by rapid solidification. Mat. Sci. Eng., 1991, A134, p. 1238 [2] Kita, K. aj. Mechanical properties of rapidly solidified Al-Ti-Fe-Cr alloys. Powder Metallurgy, 1994, p. 1647-1650 [3] Kawamura, Y. aj. Rapidly solidified powder metallurgy Al-Ti-Fe alloys. Scripta Materalia, 1997, 37 (2), p. 205-210 [4] Kawamura, Y. aj. Rapidly solidified powder metallurgy of Al-Ti-Fe-X alloys. Scripta Materalia, 1999, 40 (10), p. 1131-1137 [5] Bártová, B. Diplomová práce. VŠCHT Praha, květen 2000 [6] Calin, M. Petrescu, M. Amourphous and microcrystalline rapidly solidified Al-based alloys containing transition metals. Sci. Bull. P.U.B., 1993, Series B., Vol. 55, Nr. 3-4 [7] Warlimont, H. Zingg, W. Furrer, P. Structure of Splat-Cooled Al-Cr Alloys. Mater. Sci. Eng., 1976, 23, p. 101-105 [8] Biloni, H. Boettinger, W.J. Solidification, v knize: Physical Metallurgy 1 (Cahn Robert W., Haasen P., ed.), North Holland, Amsterdam 1996, p. 685 [9] Jones, H. A perspective on the development of rapid solidification and nonequilibrium processing and its future. Mat. Sci. Eng. 2001, A304-306, p. 11 [10] Prakash, U. aj. Microstructure and mechanical properties of RSP/M Al-Fe-V-Si and Al-Fe-Ce alloys. J. Mater. Sci., 1999, 34, p. 5061 [11] Kawamura, Y. Elevated temperature Al-Ti-Fe-Cr Alloys with High Ductility at High- Strain-Rates Mat. Trans., JIM, 1999, 40 (5), p. 392 5

[12] Hong, S.J. aj. The effects of Cr and Zr addition on the microstructure and mechanical properties of RS Al-20Si-5Fe alloys. Mater. Sci. Eng., 1997, A226-228, p. 878 [13] Tkatch V.I. aj. The effect of melt/spinning processing parameters on the rate of cooling. Mat. Sci. Eng., 2002, A323, p. 91 [14] Lovas, A. aj. Effect of processing conditions on physical properties of transition metal-metalloid metallic glasses. J. Mater. Sci., 1987, 22, p. 1535 [15] Calvo-Dahlborg, M. Structure and embrittlement of metallic glasses. Mat. Sci. Eng., 1997, A226-228, p. 833 [16] Fiedler, H. Muhlbach, H. Stephani, G. J. Mater. Sci., 1984, 19, p. 3229 [17] Fass, M. aj. Hardening and phase stability in rapidly solidified Al-Fe-Ce alloys. J. Mater. Sci., 1998, 33, p. 833 [18] Wang, aj. Effect of extrusion temperature on properties of Al-Fe-X alloy. Trans. NFsoc, 1994, 4 (4), p. 97 [19] Inoue, A. aj. Formation, thermal stability and electrical resistivity of quasicrystalline phase in rapidly quenched Al-Cr alloys. J. Mat. Sci., 1987, 22, p. 1758 [20] Vojtěch, D. Maixner, J. aj. Met. Mater., 2001, 39 (3), p. 149 [21] Banerjee, M.K. Age-hardening characteristic of aluminium-chromium alloys. J. Mat. Sci., 1997, 32, p.6645 [22] Bártová B., Vojtěch D. aj. Sborník konference 18. dny tepelného zpracování, Brno, 2000, s. 373 [23] Inoue, A. Kimura, H. Fabrications and mechanical properties of bulk amorphous, nanocrystalline, nanoquasicrystalline alloys in aluminium-based system. J. Light Met., 2001, 1, p. 31 [24] Abrosimova, G.E. aj. Nanostructure and microhardness of Al 86 Ni 11 Yb 3 nanocrystalline alloy. NanoStruct. Mater., 1999,12, p. 617 [25] Gloriant, T. Greer, A.L. Al-based nanocrystalline composites by rapid solidification of Al-Ni-Sm alloys. NanoStruct. Mater., 1998, 10 (3), p. 389 [26] Allen, D.R. Foley, J.C. Perepezko, J.H. Nanocrystal development during primary crystallization of amorphous alloys. Acta Mater., 1998, 46 (2), p. 431 6