מאמר שיטה

עיבוד מתכות תכונות בצובר במעבדה לחקר צבא ארה ב

DOI:

10.3791/56950

⸱

7 במרץ 2018

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Weapons and Materials Research Directorate, US Army Research Laboratory, 2Bowhead Total Enterprise Solutions, LLC, 3Oak Ridge Institute for Science and Education

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה מספק סקירה קצרה של המאמצים המתמשכים במעבדה לחקר הצבא על העיבוד בצובר תכונות מתכות תוך שימת דגש על מתודולוגיות המשמש לייצור של אבקות מתכת הרומן.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

לאור הפוטנציאל שלהם לשיפורים רכוש משמעותי ביחס עמיתיהם אחרים גדולים, עבודה רבה הוקדשה כדי להמשך התפתחותו של תכונות מתכות. וחרף כל המאמצים, המעבר של חומרים אלה מהספסל מעבדת יישומים בפועל נחסם על ידי חוסר היכולת לייצר חלקים בקנה מידה גדול לשמור את מזערים תכונות הרצויות. בעקבות התפתחות שיטה מוכחת לייצב את המבנה תבואה nanosized לטמפרטורות המתקרבת לזו של נקודת התכה של המתכת נתון, מעבדה למחקר של צבא ארה ב (ARL) התקדמה לשלב הבא בהתפתחות של אלה חומרים - כלומר ייצור בקנה מידה גדול חלקים מתאימים לאבחון והערכה במגוון סביבות מבחן רלוונטי. דוח זה מספק סקירה רחבה של המאמצים המתמשכים של עיבוד, אפיון, וכן איחוד של חומרים אלה-ARL. בפרט, דגש מושם על המתודולוגיה נעשה שימוש לצורך ייצור אבקות מתכת תכונות, בסכומים קטנים והן בקנה מידה גדול, הנמצאים במרכז מאמצי מחקר שוטף.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

תכונות מתכות שהוכנו על ידי alloying מכני אנרגיה גבוהה הוכחו להפגין חוזק מכני מעולה לעומת עמיתיהם בבקתות־חוף. עם זאת, כפי שמכתיבה עקרונות תרמודינמי, תכונות מזערים כפופים תבואה coarsening בטמפרטורות גבוהות. ככזה, עיבוד ויישומים של חומרים אלה כיום מוגבל על-ידי היכולת ליצור מזערים מיוצב בצורה גורפת. לאור הפוטנציאל של חומרים אלה, שתי שיטות ראשיות להיות נרדפים בניסיון לפתח מערכות כאלה. הראשון, המבוססת על גישה קינטי, מנצל מספר מנגנונים כדי להחיל כוח הצמדה על הגבולות תבואה (GBs) כדי למנוע גידול תבואה. מנגנונים טיפוסי המועסקים להפיל שה-Gb הם משני שלבים (זנר הצמדה)1,2,3 ו/או ממס גרור א....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. בקנה מידה קטן סינתזה של תכונות אבקות תחת תנאי הסביבה

  1. במקום תיבה הכפפות באווירה מבוקרת ארגון, 10 גרם של היסוד הראשוני (למשל., Fe סגסוגת FeNiZr), 100 גרם של פלדת אל-חלד/כלי פלדה כרסום כדורי בצנצנת הטחינה הרצוי.
    הערה: טעינה של אבקת אל כרסום הצנצנת בתוך תיבת כפפה נדרש כדי להבטיח מינימלי ספיגת חמצן ו/או לחות תוכן 18,19.
  2. לאחר הטעינה, לאטום את הצנצנת, להסיר את הכפפות. לאחר הסרת, להבטיח את הצנצנת אטום לחלוטין, לטעון לתוך המכונה הטחינה המתאימה.
  3. לאחר ביצוע ה 1 כרסום מחזור, להסיר את המבחנה העברת אותו בחזרה לתוך הכפפות ארגון מלא.
    הערה: קצרים הפעל משמש כדי להרגיע את כל המשטחי....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כ- 10 גר' אבקה מיוצרים לפי כל הפעלה בתוך הטחנה שאכר אנרגיה גבוהה. לאחר הסינתזה המוצלחת של הרומן תכונות מתכות וסגסוגות בטחנה שאכר אנרגיה גבוהה, הסולם מתנהל טחנת הכדור צנטריפוגליות אופקיות אנרגיה גבוהה.

בדרך כלל, אבקות nanostructured נוצרים באמצעות אנרגיה גבוהה כרסום תהליכים, שבו גודל גרגרים של כמות קטנה של אבקת הוא מעודן, כ- 10 גרם לכל אצווה. . זה משביע רצון בקנה מידה הוכחה הרעיון קטן. עם זאת, קיים צורך גדול כרסום שההדרכה יכול לע.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

לעומת טכניקות סינתזה אחרות, מכני alloying היא שיטה רב-תכליתי במיוחד עבור ייצור אבקות מתכת, אבקות מסוממים עם גרגרים בגדלים << 100 ננומטר. אכן, מכני alloying הוא אחד בתוך איזה כמויות גדולות של nanostructured דרכי כמה חומרים יכול להיות מיוצר באופן חסכוני ומדרגי בקלות. יתר על כן, כרסום כדור אנרגיה גבוהה הוכח במידה רבה להגדיל את המגבלה של מסיסות מוצקים במערכות מתכתי רבות, בהן שיווי משקל בטמפרטורת החדר מסיסות אינה קיימת אחרת. דבר זה מאפשר סוגים חדשים של סגסוגות להיות מיוצר בלתי אפשרי עם אחרים שיווי משקל עיבוד טכניקות.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
אבקת נחושתאלפא Aesar42623כדורית, -100+325 רשת, 99.9%
אבקת טנטלוםאלפא Aesar1034599.97%, -325 רשת
אבקת ברזלאלפא Aesar 00170כדורי, < 10 מיקרון, 99.9+%
אבקת ניקלאלפא Aesar43214-325רשת, 99.8%
אבקת זירקוניוםAmerican ElementsZR-M-03-P99.90%
טחנות SPEX (טחנות שייקר באנרגיה גבוהה)SPEX SamplePrep8000M 
טחנות Zoz (טחנת כדור סיבובית אופקית באנרגיה גבוהה)Zoz GmbHCM01 (טחנה קטנה) CM08 (טחנה גדולה)
קרן יונים ממוקדתFEI Nova600i Nanolab קרן כפולה FIB/SEM
סריקת מיקרוסקופ אלקטרוניםFEI Nova600i Nanolab קרן כפולה FIB/SEM
מערכת ליטוש יונים מדויקתGatan דגם 695
מיקרוסקופ אלקטרונים שידורJEOL 2100ו פליטת שדה רב-תכליתית TEM
טומוגרפיה של בדיקת אטוםCAMECA  LEAP 5000XR
גזירה שחול זוויתית ערוץ שווהבהתאמהאישית

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Perez, R. J., Jiang, H. G., Lavernia, E. J., Dogan, C. P. Grain Growth of Nanocrystalline Cryomilled Fe-Al Powders. Metall Mater Trans A. 29 (10), 2469-2475 (1998).
  2. Shaw, L., Luo, H., Villegas, J., Miracle, D. Thermal Stability of Nanostructured Al93Fe3Cr2Ti2 Alloys Prepared by Mechanical Alloying. Acta Mater. 51 (9), 2647-2663 (2003).
  3. Boylan, K., Ostrander, D., Erb, U., Palumbo, G., Aust, K. T.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים