Al és Ti alapú tömbi amorf és nanoszerkezetű kompozitok előállítása és vizsgálata = Preparation and investigation of Al and Ti based amorphous and nanocrystalline bulk comopsites

摘要

A Ti-Al alapú ötvözetek magas hőmérsékleten is nagy szilárdágú és kis sűrűségű szerkezeti anyagok. Az eddig használatos technológiák helyett, mi két új technológiát alkalmaztunk: az olvadékból való gyorshűtést és a mechanikai ötvözést. Sajnálatos módon Al-Ti alapú fémüveget nem sikerült előállítani, mert hiányzik a mély eutektikum a fázisdiagramban. Ezért csak a mechanikai ötvözés maradt és ezzel a módszerrel állítottunk elő egy sor amorf ötvözetet: Al50Ti50, Al50Ti45Ni5, Al50Ti40Ni10, Al55Ti35Cr15 és Al45Ti40Cr15. Ezeket az amorf porokat kompaktáltuk és különböző vizsgálatoknak vetettük alá. Kísérletek vannak folyamatban, hogy az amorf porokat magas hőmérsékletű védőbevonatként alkalmazzuk. Külön – külön, mind Al, mind Ti alapon lehet fémüveg szalagokat előállítani gyorshűtéssel. Mi az Al alapú fémüvegekre koncentráltunk. Az irodalomból ismert volt az általában ternér összetételű (Al85-92RE2-12Ni0-12) fémüveg, ahol a ritkaföldfém az amorfizáló ötvöző elem. Kísérletileg bizonyítottuk, hogy vannak más amorfizáló elemek is melyek a RE elemektől balra (Ca és Sr), jobbra (Nb és Ta) valamint alatta (Urán) helyezkednek el. Egy fontos, elektronszámhoz kötődő szabályt állapítottunk meg, miszerint a maximális szilárdságot e/a = 6,5 értéknél érjük el az egyfázisú amorf ötvözetek esetében. Azt találtuk, hogy Al-Ti alapon csak akkor kapunk nagyentrópiás ötvözetet, ha a 3d elemekből közel 50 at. % -ot adunk hozzá. 3 diplomamunka és egy PhD dolgozat készült el. | The Ti-Al alloys offer higher temperature capability along with low density and high stiffness. Instead of the usual technology, we have proposed two different routes based on melt spinning and mechanical alloying. Amorphous phase can not be obtained by rapid quenching from the melt due to the lack of deep eutectic, which prevent the sufficient under-cooling by melt spinning technique. This is why mechanical alloying has been used to prepare a series of Al-Ti based amorphous compositions: Al50Ti50, Al50Ti45Ni5, Al50Ti40Ni10, Al55Ti35Cr15, Al45Ti40Cr15. This amorphous powder have been compacted and investigated. Experiments are continuing to use this powder as wear and high temperature resistant coating material. Separately, both Ti and Al based amorphous ribbons can be obtained by melt spinning supposing that appropriate amorphous forming element are added. We have focused on Al based amorphous alloys extending the compositional area known in the literature and based on RE amorphizing elements (Al85-92RE2-12Ni0-12). We have proved that elements situated in the periodic table at the left (Ca and Sr), at the right (Nb and Ta) and below (U) to the RE elements are also amorphizing elements. An important electronic rule was established: for the one-phase amorphous alloys the maximal strength is achieved around e/a = 6.5. Al-Ti based high entropy alloys could be prepared with addition of more then 50 at% 3d elements. 3 diploma work and 1 PhD dissertations have been prepared.