Mikrostruktura i wybrane właściwości mechaniczne spiekanych materiałów gradientowych Fe-Al

Przedstawiono wyniki badań spiekanych materiałów gradientowych Fe-Al z ciągłą i dyskretną zmianą składu chemicznego. Podczas wytwarzania materiału badawczego stosowano warstwowe komponowanie wsadu matrycy, wykorzystując sterowaną numerycznie głowicę zasypową. Zagęszczone na zimno wypraski spiekano wstępnie pod obciążeniem cyklicznie zmiennym, a następnie wygrzewano swobodnie w temperaturze 1200°C i osłonie gazu obojętnego. Na klasycznie przygotowanych zgładach metalograficznych przeprowadzono analizę struktury po spiekaniu wstępnym i zasadniczym, potwierdzając przemiany strukturalne dyfrakcją rentgenowską. Przemiany fazowe i intensywne procesy dyfuzyjne zachodzące podczas spiekania zasadniczego doprowadziły do ujednorodnienia struktury pod względem chemicznym i fazowym w poszczególnych strefach gradientu. Wykonane rozkłady mikrotwardości oraz liniowa analiza składu chemicznego wykazały, ze zarówno w układzie gradientu ciągłego, jak i dyskretnego wzrostowi wartości mikrotwardości w warstwie wierzchniej od strony Fe50Al towarzyszy wzrost zawartości tlenu, co świadczy o zwiększonym udziale tlenków Al2O3. Z fluktuacjami składu chemicznego związane jest obciążenie cyklicznie zmienne, które prowadzi do segregacji aluminium w warstwie wierzchniej. Analizowane właściwości, wynikające ze zmian składu chemicznego zmieniają się w sposób zbliżony do liniowego, co potwierdza, że wytwarzane materiały spełniają założenia stawiane materiałom gradientowym.

---

Nowadays, high efforts in the research are focused on modern, ergonomic and multifunctional constructions, which require an application of advanced materials, appropriate for extreme exploitation conditions. Thus, there is a need for the use of innovative, unconventional materials, and the application of advanced techniques. In this work the results of the research of sintered, graded Fe-Al materials are presented, with continuous and discrete change of chemical composition. The materials were produced by the laminar batch preparation of the matrix, by the use of the numerically controlled batch head. Cold compressed compacts were sintered under the periodically changing load, and then were annealing at the temperature of 1200°C in the inert gas atmosphere. The structure analysis of the sintered samples were performed by using X-ray diffraction technique. It was observed that the phase transformations and diffusion process taking place during the sintering cause both the chemical and phase structure standardization in a given graded zone. The distribution of micro hardness and the analysis of the chemical composition have shown that both in the continuous and discrete system a strong increase of the micro hardness values is accompanied by the increase of the oxygen content near the Fe50Al surface, what is an evidence for a larger Al2O3 participation. The fluctuation of the chemical composition is connected with the application of the periodically changing load, what leads to the segregation of the alumina in the surface region. The properties arising from the chemical composition are changing in a quasi linear mode, what confirms that these materials fulfill the presuppositions imposed on the graded materials.