Nickel aluminate spinel (NiAl2O4) in Al2O3-Ni composites

In the present study nickel-toughened alumina was prepared by mixing of powders and then sintering below the melting point of Ni in argon. In the microstructure of composites the spinel phase appeared. The existence of NiAl2O4 is probably the effect of reaction between NiO and Al2O3 during the process of sintering. The microstructure of composite is not uniform. The surface layer of the samples contains Al2O3 and NiAl2O4 without Ni particles. In the central region of the samples the Ni particles are surrounded by the thick spinel layer. The mechanical properties of composite will be depend on the phases concentration in microstructure. The NiAl2O4 will give the increase of the hardness. The spinel phase existence in composites influenced also the process of densification. The density of analyzed samples was high and equal to above 96%. The existence of the Ni particles will be contributed of the alumina toughness.

---

Przedstawione w artykule wyniki badań dotyczą kompozytu Al2O3-Ni. Kompozyt wykonano metodą metalurgii proszków, proszki były mieszane, a następnie spiekane poniżej temperatury topnienia Ni w argonie. W kompozycie stwierdzono obecność fazy spinelowej. Powstała ona najprawdopodobniej w wyniku reakcji NiO z Al2O3, w trakcie spiekania zgodnie z reakcją (2). Mikrostruktura kompozytu jest niejednorodna. W warstwie zewnętrznej próbki (rys. 1, 3a) zidentyfikowano Al2O3, i NiAl2O4. Nie stwierdzono natomiast cząstek Ni (rys. 2). Natomiast w środkowej części próbki występują cząstki Ni otoczone grubą otoczką spinelową (rys. 3b). Właściwości mechaniczne kompozytu zależą od udziału poszczególnych faz w mikrostrukturze. Spinel NiAl2O4 zwiększa twardość. Obecność fazy spinelowej wpływa również na proces zagęszczania kompozytu. Dla badanych próbek uzyskano wysoką wartość gęstości, powyżej 96% (tab. 1). Natomiast cząstki Ni są odpowiedzialne za wzrost odporności na kruche pękanie.