Application of LENS method in Fe40Al + n-Al2O3 composite materials fabrication

The present study examines the impast of nanoceramics on the structure and selected mechanical properties of intermetallic alloys. In order to determine the grain size in the different variants of materials, with LENS fabricated Fe40Al, an equivalent mean diameter was determined. Resistance against oxidation of the material with and without the addition of nanoceramics was also determined. Observations of the microstructure and phasal analysis did not reveal the presence of nanoceramics in the bulk of the material. However, it was found that the addition of nano-oxide ceramics, increases the grain size and a 4-fold increased heat resistance compared to the reference material. For the alloy without the addition of the oxide nanoceramics, a relative deformation of 2% at a lower yield than the 2% composite Fe40Al vol. n-Al2O3 was reported. An attempt to explain the situation it was based on research using the Thermal Imager, which is equipped with a LENS MR-7. It allowed permanent registration of the temperature distribution and weld puddle determining a number of thermodynamic dependences. It additionally drew attention to the fact that during the manufacturing process, differences between the width of the liquid metal mesh for the alloys with and without nanoceramics was observed. It indirectly proves the existence of ceramics on the surface of powder particles at the time of melting the base material, and probably there where an increase in the width of the weld puddle was observed.

---

W opracowaniu przeanalizowano wpływ nanoceramiki na strukturę i wybrane właściwości mechaniczne stopów na osnowie intermetalicznej fazy Fe40Al wytworzonych techniką LENS. W celu określenia wielkości ziarna w poszczególnych wariantach materiałowych wyznaczono średnią średnicę ekwiwalentną. Określono odporność na utlenianie materiału bez i z dodatkiem nanoceramiki. Obserwacje mikrostruktury oraz analiza fazowa nie ujawniły występowania nanoceramiki w objętości materiału. Stwierdzono jednak, że dodatek nanometrycznej ceramiki tlenkowej wpływa na wzrost wielkości ziaren oraz 4-krotnie podwyższa żaroodporność w stosunku do materiału odniesienia. Dla stopu bez dodatku nanoceramiki tlenkowej odnotowano odkształcenie względne na poziomie 2% przy niższej granicy plastyczności niż kompozyt Fe40Al+2%obj.n-Al2O3. Próbę wyjaśnienia zaistniałej sytuacji podjęto w oparciu o badania z wykorzystaniem Thermal Imagera, w który wyposażony jest LENS MR-7. Umożliwia on permanentną rejestrację rozkładu temperatury jeziorka ciekłego metalu i wyznaczania szeregu zależności termodynamicznych. Uwagę zwrócił fakt, że w trakcie procesu wytwarzania zauważono różnice pomiędzy szerokością oczka ciekłego metalu dla stopów z nanoceramiką i bez. Świadczy on pośrednio o istnieniu ceramiki na powierzchni cząstek proszku w momencie przetapiania materiału bazowego i prawdopodobnie tam, gdzie się ona znajduje, obserwuje się wzrost szerokości jeziorka ciekłego metalu.