Al és Ti alapú tömbi amorf és nanoszerkezetű kompozitok előállítása és vizsgálata = Preparation and investigation of Al and Ti based amorphous and nanocrystalline bulk comopsites

A Ti-Al alapú ötvözetek magas hőmérsékleten is nagy szilárdágú és kis sűrűségű szerkezeti anyagok. Az eddig használatos technológiák helyett, mi két új technológiát alkalmaztunk: az olvadékból való gyorshűtést és a mechanikai ötvözést. Sajnálatos módon Al-Ti alapú fémüveget nem sikerült előállítani, mert hiányzik a mély eutektikum a fázisdiagramban. Ezért csak a mechanikai ötvözés maradt és ezzel a módszerrel állítottunk elő egy sor amorf ötvözetet: Al50Ti50, Al50Ti45Ni5, Al50Ti40Ni10, Al55Ti35Cr15 és Al45Ti40Cr15. Ezeket az amorf porokat kompaktáltuk és különböző vizsgálatoknak vetettük alá. Kísérletek vannak folyamatban, hogy az amorf porokat magas hőmérsékletű védőbevonatként alkalmazzuk. Külön – külön, mind Al, mind Ti alapon lehet fémüveg szalagokat előállítani gyorshűtéssel. Mi az Al alapú fémüvegekre koncentráltunk. Az irodalomból ismert volt az általában ternér összetételű (Al85-92RE2-12Ni0-12) fémüveg, ahol a ritkaföldfém az amorfizáló ötvöző elem. Kísérletileg bizonyítottuk, hogy vannak más amorfizáló elemek is melyek a RE elemektől balra (Ca és Sr), jobbra (Nb és Ta) valamint alatta (Urán) helyezkednek el. Egy fontos, elektronszámhoz kötődő szabályt állapítottunk meg, miszerint a maximális szilárdságot e/a = 6,5 értéknél érjük el az egyfázisú amorf ötvözetek esetében. Azt találtuk, hogy Al-Ti alapon csak akkor kapunk nagyentrópiás ötvözetet, ha a 3d elemekből közel 50 at. % -ot adunk hozzá. 3 diplomamunka és egy PhD dolgozat készült el. | The Ti-Al alloys offer higher temperature capability along with low density and high stiffness. Instead of the usual technology, we have proposed two different routes based on melt spinning and mechanical alloying. Amorphous phase can not be obtained by rapid quenching from the melt due to the lack of deep eutectic, which prevent the sufficient under-cooling by melt spinning technique. This is why mechanical alloying has been used to prepare a series of Al-Ti based amorphous compositions: Al50Ti50, Al50Ti45Ni5, Al50Ti40Ni10, Al55Ti35Cr15, Al45Ti40Cr15. This amorphous powder have been compacted and investigated. Experiments are continuing to use this powder as wear and high temperature resistant coating material. Separately, both Ti and Al based amorphous ribbons can be obtained by melt spinning supposing that appropriate amorphous forming element are added. We have focused on Al based amorphous alloys extending the compositional area known in the literature and based on RE amorphizing elements (Al85-92RE2-12Ni0-12). We have proved that elements situated in the periodic table at the left (Ca and Sr), at the right (Nb and Ta) and below (U) to the RE elements are also amorphizing elements. An important electronic rule was established: for the one-phase amorphous alloys the maximal strength is achieved around e/a = 6.5. Al-Ti based high entropy alloys could be prepared with addition of more then 50 at% 3d elements. 3 diploma work and 1 PhD dissertations have been prepared

Lézerrel színterelt vagy olvasztott gyorsprototípusok tulajdonságfejlesztése = Development of properties of laser sintered or melted rapid prototypes

Szelektív lézer szinterezésre alkalmas kísérleti laboreszközt fejlesztettünk, mellyel vizsgáltuk a lézer szinterezési paramétereket a lézeres fajlagos energia-bevitel célszerű tartományban. Az optimális szinterezési pásztázási sebességet meghatároztuk. A lézer színterezés sebességének Fe, Ni, Cu3P porok atomszerkezetére gyakorolt hatását XDR segítségével meghatároztuk. Ugyanazt a fázisátalakulást tapasztaltuk lézer sugaras energia-bevitel hatásárára, mint ami kialakult a szilárd állapotú mechanikai ötvözés hatására. DSC diagrammal kimutattuk, hogy különböző termikus tulajdonságok jelentkeznek az kiinduló porkeveréknél, mint a mechanikusan ötvözöttnél. Nedvesedés mérésére alkalmas berendezéshez gáztisztítót építettünk, átfogó mérés sorozatba kezdtünk egy bázisanyag kiválasztásával, az eredményből kiderült, hogy a valenciaelektronok számának változásával hogyan változik a nedvesítő képesség. Az optimális lézersugaras technológiával készített darabok szilárdsági, porozitási tulajdonságait meghatároztuk, tribológiai (súrlódási, kopási) viselkedését megvizsgáltuk. A tárcsa-pálca vizsgálatoknál hengeres szinterelt próbatest síkfelületét szálerősítéses műanyag tárcsával koptattuk, amely modell közelítően szimulálta a szinterelt prototípus szerszámbetétek várható kopását, vizsgálatok alapján az élettartamot megfelelőnek becsültük. | An experimental laboratory equipment for selective laser sintering was developed to investigate the laser sinter parameters at a large scale of energy input The possible (optimal for sintering structure) scanning speed interval was determined. By XRD the effects of the laser scanning speed on the structure of the laser sintered Fe, Ni, Cu3P-powder could be determined. It could be shown that the same phase transformation which was observed in the case of laser treatments, could also be achieved by solid-state reactions due to mechanical alloying. At the DSC diagram heating up to 600˚C the different thermal behaviour of the starting powder mixture and the mechanical alloyed powder could be shown. To the wetting equipment built a gas cleaning device, started spanning measure series with a base material, it appeared that the wetting changes systematically with the increasing difference in valence electron number. We determined the optimal laser technology made samples for mechanical properties and porosity, examined the tribological properties (friction, abrasion wear). The wear of flat surface of sintered samples was tested at the disc-on-cylinder test, with fibre reinforced plastic disc. The results shows the adequate life time for the rapid tool elements