Istnieje potrzeba rozwoju nanomateriałów funkcjonalnych oraz przyjaznych dla środowiska metod ich wytwarzania. Mechanochemiczne syntezy stają się perspektywicznym sposobem otrzymywania kompozytów ... więcej

Istnieje potrzeba rozwoju nanomateriałów funkcjonalnych oraz przyjaznych dla środowiska metod ich wytwarzania. Mechanochemiczne syntezy stają się perspektywicznym sposobem otrzymywania kompozytów metaliczno-ceramicznych, których matrycę stanowią stopy metali, a cząstki tlenków np. Al₂0₃ są fazą wzmacniającą. W takich materiałach nanometryczny rozmiar cząstek i jednorodność rozproszenia cząstek obu faz sprawia, że właściwości mechaniczne takich kompozytów są znacząco różne od odpowiadających materiałów matrycy. Celem badań było pokazanie możliwości i warunków wytwarzania proszków nanokompozytowych typu fazy międzymetaliczne z układu Ni-Al i Cu-Al z Al₂O₃ poprzez wysokoenergetyczne mielenie. Do syntez, jako źródła metalicznego niklu i miedzi, użyto dwa typy związków - hydroksowęglany i tlenki, odpowiednio Ni(II) i Cu(II). Sporządzone dwuskładnikowe mieszaniny tych związków z proszkiem glinowym poddawano mechanicznej obróbce w obojętnej atmosferze w czasie od 1 do 20 godzin. Proporcje składników dobierano przy założeniu syntezy faz międzymetalicznych NiAl i Ni₃Al oraz Cu₉Al₄ i CuAl₂. Dla celów porównawczych syntezy mechanochemiczne przeprowadzano w laboratoryjnych młynkach wysokoenergetycznych różnej mocy (dwa planetarne i wibracyjny). Syntezy te były wynikiem następczych i równoległych reakcji chemicznych takich jak: rozkład soli z wytworzeniem tlenków metali (w przypadku soli), aluminotermiczna redukcja tlenków do metalicznego niklu lub miedzi i mechaniczne stapianie niklu lub miedzi z glinem. Reaktywne mielenie w przypadku soli Ni lub Cu przebiega mniej gwałtownie (reakcje redukcji tlenków są silnie egzotermiczne), co jest korzystniejsze z praktycznego punktu widzenia. Kontrola ciśnienia i temperatury w młynku firmy Fritsch (P6) odbywa się z użyciem systemu GTM. Proszki kompozytowe poddano konsolidacji wykorzystując dwie różne metody (HP-HT - wysokociśnieniowe prasowanie na gorąco i PPS - spiekanie impulsami silnoprądowymi). Procesy te nie wywołują w badanych proszkach zmian fazowych. Obserwacje mikroskopowe (SEM - BSE) i analiza pierwiastkowa (EDS) mikrostruktury wskazały na jednorodną dyspersję fazy ceramicznej w osnowie nanokompozytu. W zależności od jakościowego i ilościowego składu fazowego tych kompozytów otrzymuje się różne wartości gęstości i mikrotwardości. Te ostatnie są zawsze wyższe w porównaniu z czystymi fazami międzymetalicznymi z powodu obecności Al₂O₃. Porowatość wytworzonych kompozytów jest bliska zero.