Structure and Mechanical Properties of Al–Cu/C Composites Produced by Mechanical Alloying and Solid-State Sintering

Abstract

левих фаз. Розглянуто вплив графітових добавок та вмісту Cu (17 і 33% ваг.) на мікроструктуру та механічні властивості спечених композитів Al-Cu. Обговорюються можливі механізми зміцнення композитів Al-Cu і Al-Cu/C. Ключові слова: Al-Cu/C, металоматричні композити, механічне легування, твердофазне спікання, порошкова металургія. Hypoeutectic and eutectic Al-Cu composites with 5% wt. of graphite additives are prepared using mechanical alloying (MA) of elemental powders and following hot pressing of mixtures at 480-510°C and 30 MPa. The obtained powders and sintered samples are studied using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and differential scanning calorimetry (DSC). The MA during 8 hours of all powder compositions results in the formation of Cu 9 Al 4 and CuAl 2 phases as well as Al(Cu) solid solution. Subsequent sintering leads to the decomposition of the metastable Cu 9 Al 4 phase. As shown, the crystalline structure of graphite additives transforms into amorphous one during MA, while the consequent sintering results in the Al 4 C 3 carbide formation. Moreover, the introduction of graphite additives leads to increasing of both the highly dispersed particles amount in mechanically alloyed powder and the volume fraction of metastable Cu 9 Al 4 and stable CuAl 2 intermetallic phases. The effects of both graphite additives and Cu content (17 and 33% wt.) on microstructure and mechanical properties of sintered Al-Cu composites are considered. Possible strengthening mechanisms for Al-Cu and Al-Cu/C composites are discussed.

Effect of Non-Equilibrium Conditions of Reactions Between Cu and Al in the Solid-State on Al$_4$Cu$_9$ Phase Formation in Cu–Al System

“…стом Al до ≅ 12 ат.% також відмічають в роботі [17]. Окрім того, положення піків від β-фази співпадають із положенням піків від метастабільної невпорядкованої ОЦК-Al 4 Cu 9 -фази, виявленої у МЛ порошках Al-Cu евтектичного складу в наших попередніх роботах [29][30][31].…”

Phase Transformations during Mechanical Alloying of Powders with Eutectic Composition of Al–Cu and Al–Cu/C Systems and Their Effect on the Structure and Mechanical Properties of the Composites

“…Изменение фазового состава, параметра решетки a Al, концентрации меди C Cu , среднего размера кристаллитов D и микроискажений решетки ε в порошках в исходном состоянии, после МЛ и отжига. [5,39]. В этой работе приводится сравнительная оценка изменения среднего размера частиц порошков Al-33Cu и Al-33Cu/5C в процессе МЛ в сопоставлении с изменением площади их поверхности (рис.…”

“…В частности, было показано, что полученные с помощью твердофазного спекания при температуре 480-510°С композиты эвтектического состава Al-33% вес. Cu обладают высокой твердостью и приемлемой пластичностью [5]. Кроме того, ввиду низкой температуры плавления 548,2°C и высокого уровня прочностных свойств, сплав Al-33% вес.…”