Influence of Milling Time on Amorphization of Mg-Zn-Ca Powders Synthesized by Mechanical Alloying Technique

Mg60 Zn35 Ca5 amorphous powder alloys were synthesized by mechanical alloying (MA) technique. The results of the influence of high-energy ball-milling time on amorphization of the Mg60 Zn35 Ca5 elemental blend (intended for biomedical application) were presented in the study. The amorphization process was investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM). Initial elemental powders were mechanically alloyed in a Spex 8000 high-energy ball mill at different milling times (from 3 to 24 h). Observation of the powder morphology after various stages of milling leads to the conclusion that with the increase of the milling time the size of the powder particles as well as the degree of aggregation change. The partially amorphous powders were obtained in the Mg60 Zn35 Ca5 alloy after milling for 13-18h. The results indicate that this technique is a powerful process for preparing Mg60 Zn35 Ca5 alloys with amorphous and nanocrystalline structure

Characterisation of Mg-Zn-Ca-Y powders manufactured by mechanical milling

Purpose: This paper explains mechanical synthesis which uses powders or material chunks in order to obtain phases and alloys. It is based on an example of magnesium powders with various additives, such as zinc, calcium and yttrium. Design/methodology/approach: The following experimental techniques were used: X-ray diffraction (XRD) method, scanning electron microscopy (SEM), determining particle size distributions with laser measuring, Vickers microhardness. Findings: The particle-size of a powder and microhardness value depend on the milling time. Research limitations/implications: Magnesium gained its largest application area by creating alloys in combination with other elements. Magnesium alloys used in various industry contain various elements e.g. rare-earth elements (REE). Magnesium alloys are generally made by casting processes. Consequently, the search for new methods of obtaining materials such as mechanical alloying (MA) offers new opportunities. The MA allows for the production of materials with completely new physico-chemical properties. Originality/value: Thanks to powder engineering it is possible to manufacture materials with specific chemical composition. These materials are characterized by very high purity, specified porosity, fine-grain structure, complicated designs. These are impossible to obtain with traditional methods. Moreover it is possible to refine the process even further minimalizing the need for finishing or machining, making the material losses very small or negligible. Furthermore material manufactured in such a way can be thermally or chemically processed without any problems

Ocena struktury oraz właściwości magnetycznych stopów amorficznych Fe73Me5Y3B19 (gdzie Me = Ti lub Nb)

The results of microstructure and magnetic properties studies of the amorphous Fe73Me5Y3B19 (where Me = Ti or Nb) alloys are presented The samples of the investigated alloys were produced in the form of ribbons with thickness of approximately 30 um by unidirectional cooling of the liquid material on a rotating copper wheel. Both investigated alloys, in the as-quenched state, were fully amorphous which was verified using a ‘Bruker’ X-ray diffractometer. Static hysteresis loops, measured using ‘LakeShore’ vibrating sample magnetometer (VSM), were typical as for soft magnetic ferromagnets. The Fe73Nb5Y3B19 and Fe73Ti5Y3B19 alloys were characterized by relatively high values of saturation of the magnetization (1.25 T and 1.26 T, respectively) and low coercivity field (16 A/m and 47 A/m, respectively). The core losses obtained for the investigated alloys were significantly lower than for commercially used FeSi transformer steels. Both alloys also exhibited excellent time and temperature stability of the magnetic properties (within the investigated temperature range), as confirmed by measurements of magnetic susceptibility and its disaccommodation.Celem pracy było zbadanie mikrostruktury oraz właściwości magnetycznych czteroskładnikowych stopów Fe73Me5Y3B19 (gdzie Me = Ti lub Nb) o strukturze amorficznej, otrzymanych techniką ultraszybkiego zestalania ciekłego stopu na miedzianym obracającym się bębnie. Strukturę odlanych taśm badano za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego firmy "Bruker". Z pomiarów tych wynika, że obydwa czteroskładnikowe stopy w stanie po odlaniu były amorficzne. Statyczne pętle histerezy zmierzone przy użyciu magnetometru wibracyjnego (VSM) firmy "LeakeSchore", były typowe jak dla ferromagnetyków magnetycznie miękkich, a wytworzone stopy Fe73Nb5Y3B19 i Fe73Ti5Y3B19 cechowały się względnie wysoką magnetyzacją nasycenia (odpowiednio: 1.25 T i 1.26 T) i małym polem koercji (odpowiednio: 16 A/m i 47 A/m). Straty energii potrzebnej na jeden cykl przemagnesowania dla obydwu badanych stopów były znacznie mniejsze niż dla komercyjnie produkowanych stali transformatorowych FeSi. Wytworzone stopy wykazywały dobrą stabilność czasową oraz temperaturową właściwości magnetycznych (w wyznaczonym zakresie temperatur), któwą określono na podstawie pomiarów podatności magnetycznej i jej dezakomodacji

Stabilność struktury masywnego stopu amorficznego Fe₃₆ Co₃₆ Si₁₉ B₅ Nb₄

In this paper, the results of the investigation into the fractured surface microstructure of the amorphous samples of Fe36 Co36 Si19 B5 Nb4 in the shape of rods of diameters: 1 mm, 2 mm and 3 mm in the as-cast state are presented. The samples were prepared by injection of molten alloy into cooled copper dies. The process of diffusion in the investigated material has a different speed depending on the temperature gradient within the volume of the rod. The atomic diffusion leads to the creation of different zones within the rod fracture: the zone in contact with the copper die, the intermediate fracture zone, and the zone in the vicinity of the rod core; the three zones have been found to exhibit different amorphous structures.W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury na powierzchni przełomów próbek Fe36 Co36 Si19 B5 Nb4 amorficznych w postaci prętów o średnicy 1 mm. 2 mm i 3 mm. w stanie po zestaleniu. Pręty wytworzono metodą wtłaczania ciekłego stopu do miedzianej, chłodzonej cieczą formy. Proces dyfuzji atomów w badanym materiale charakteryzuje się inną dynamiką w zależności od gradientu temperatury w objętości pręta. Wyróżnia się trzy wyraźnie widoczne strefy: od kontaktu z miedzianą formą, strefę przejściową oraz strefę opisującą rdzeń pręta. Każdą z wyróżnionych stref charakteryzują różne konfiguracje atomów w zakresie stanu amorficznego. Na podstawie badań stwierdzono, że w masywnych materiałach amorficznych występuje fluktuacja składu oraz gęstości w zależności od szybkości chłodzenia

The Structural Stability of the Fe36Co36Si19B5Nb4 Bulk Amorphous Alloy

In this paper, the results of the investigation into the fractured surface microstructure of the amorphous samples of Fe36 Co36 Si19 B5 Nb4 in the shape of rods of diameters: 1 mm, 2 mm and 3 mm in the as-cast state are presented. The samples were prepared by injection of molten alloy into cooled copper dies. The process of diffusion in the investigated material has a different speed depending on the temperature gradient within the volume of the rod. The atomic diffusion leads to the creation of different zones within the rod fracture: the zone in contact with the copper die, the intermediate fracture zone, and the zone in the vicinity of the rod core; the three zones have been found to exhibit different amorphous structures.W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury na powierzchni przełomów próbek Fe36 Co36 Si19 B5 Nb4 amorficznych w postaci prętów o średnicy 1 mm. 2 mm i 3 mm. w stanie po zestaleniu. Pręty wytworzono metodą wtłaczania ciekłego stopu do miedzianej, chłodzonej cieczą formy. Proces dyfuzji atomów w badanym materiale charakteryzuje się inną dynamiką w zależności od gradientu temperatury w objętości pręta. Wyróżnia się trzy wyraźnie widoczne strefy: od kontaktu z miedzianą formą, strefę przejściową oraz strefę opisującą rdzeń pręta. Każdą z wyróżnionych stref charakteryzują różne konfiguracje atomów w zakresie stanu amorficznego. Na podstawie badań stwierdzono, że w masywnych materiałach amorficznych występuje fluktuacja składu oraz gęstości w zależności od szybkości chłodzenia