Mechanical Testing of the Shape-Memory Materials Synthesized by a Plasma-Spark Method

Испытания на сжатие были выполнены при комнатной температуре для образцов сплавов Ni49,0—Mn28,5—Ga22,5 (ат.%) и Ni63—Al37 (ат.%), как для выплавленных, так и полученных плазменно-искровым методом (ПИМ). Для обеих систем пластичность ПИМ-образцов возрастает более чем на порядок по сравнению с исходными. Прочность на сжатие сплава Ni—Mn—Ga увеличивается от 180—240 МПа для выплавленных образцов до 510—815 МПа для ПИМ-образцов в зависимости от режимов обработки, для сплава Ni—Al – от 760 до 1310 МПа. Напряжение разрушения образцов Ni—Mn—Ga увеличивается от 185—215 до 1170 МПа, а для образцов Ni—Al – от 790 до 1870 МПа. Спечённые образцы обеих систем имеют композитную структуру, образованную из металлических частиц микронных размеров, скреплённых связующей фазой, состоящей из Ni₃Al и Al₂O₃ для сплава Ni—Al и из MnO с небольшим количеством Ni₃Ga для сплава Ni—Mn—Ga. Предполагается, что эта фаза укрепляет границы зёрен. Это вместе с уменьшением размера зерна, а также многосвязной морфологией образцов Ni—Mn—Ga, консолидированных из полых частиц, и наличием пластической γ′-фазы в частицах Ni—Al улучшает механические свойства сплавов, полученных плазменно-искровым методом.Випробування на стиснення було виконано при кімнатній температурі для зразків стопів Ni49,0—Mn28,5—Ga22,5 (ат.%) та Ni63—Al37 (ат.%), як щойно витоплених, так і одержаних плазмово-іскровою методою (ПІМ). Для обох систем пластичність ПІМ-зразків зростає більш ніж на порядок порівняно із вихідними. Міцність на стиск стопу Ni—Mn—Ga збільшується від 180—240 МПа для щойно витоплених зразків до 510—815 МПа для ПІМ-зразків, залежно від режимів оброблення; для стопу Ni—Al – від 760 до 1310 МПа. Напруження руйнування зразків Ni—Mn—Ga збільшується від 185—215 до 1170 МПа, а для зразків Ni—Al – від 790 до 1870 МПа. Спечені зразки обох систем мають композитну структуру, утворену з металевих частинок мікронних розмірів, пов’язаних сполучною фазою, що складається з Ni₃Al і Al₂O₃ для стопу Ni—Al та з MnO з невеликою кількістю Ni₃Ga для стопу Ni—Mn—Ga. Передбачається, що ця фаза зміцнює межі зерен. Це разом із зменшенням розміру зерна, а також багатозв’язною морфологією зразків Ni—Mn-Ga, консолідованих із порожнистих частинок, та наявністю пластичної γ′-фази в частинках Ni—Al покращує механічні властивості стопів, одержаних плазмово-іскровою методою.Compression tests are carried out at room temperature with the as-cast and spark-plasma sintered (SPS) specimens of Ni49.0—Mn28.5—Ga22.5 (at.%) and Ni63—Al37 (at.%) alloys. For both systems, ductility of the SPS compacts increases more than by one order of magnitude. Compressive strength of Ni—Mn—Ga alloy increases from 180—240 MPa for induction melted specimens to 510—815 MPa for spark-plasma sintered specimens, depending on the regimes of processing, and for Ni—Al alloy, from 760 to 1310 MPa. Fracture stress of Ni—Mn—Ga and Ni—Al specimens raise from 185—215 to 1170 MPa and from 790 to 1870 MPa, respectively. The SEM and XRD investigations reveal that sintered samples of both systems have a composite structure, which contains the micron-size metallic particles bound by the binder phase. This phase consists of Ni₃Al and Al₂O₃ phases in case of Ni—Al alloy and consists of MnO with apparently small amount of Ni₃Ga phase in case of Ni—Mn—Ga alloy. As assumed, this phase strengthens the grain boundaries. This one, in conjunction with reduction of the grain size, the manifold morphology of the Ni—Mn—Ga specimens consolidated from the hollow particles, the presence of extra ductile γ′-phase in Ni—Al particles, provides the enhancing mechanical properties of alloys fabricated by means of the SPS method

Influence of the cooling rate on the structure and mechanical properties of a cast alloy of Al-Mg-Si system

An investigation of influence of the cooling rate on the structure and hardness of a new cast eutectic (α-Al + Mg2Si) alloy of the Al—Mg—Si ternary system showed that the critical cooling rate at which a colonial eutectic structure disappears is ~10^5 K/s. The change-over from laboratory castings with a weight of 200g to commercial castings with a weight of 20 kg practically does not influence on the level of mechanical properties under comparable cooling conditions

Microwave heating, isothermal sintering, and mechanical properties of powder metallurgy titanium and titanium alloys

This article presents a detailed assessment of microwave (MW) heating, isothermal sintering, and the resulting tensile properties of commercially pure Ti (CP-Ti), Ti-6Al-4V, and Ti-10V-2Fe-3Al (wt pct), by comparison with those fabricated by conventional vacuum sintering. The potential of MW sintering for titanium fabrication is evaluated accordingly. Pure MW radiation is capable of heating titanium powder to ≥1573 K (1300 C), but the heating response is erratic and difficult to reproduce. In contrast, the use of SiC MW susceptors ensures rapid, consistent, and controllable MW heating of titanium powder. MW sintering can consolidate CP-Ti and Ti alloys compacted from -100 mesh hydride-dehydride (HDH) Ti powder to ~95.0 pct theoretical density (TD) at 1573 K (1300 C), but no accelerated isothermal sintering has been observed over conventional practice. Significant interstitial contamination occurred from the Al2O3-SiC insulation-susceptor package, despite the high vacuum used (≤4.0 × 10-3 Pa). This leads to erratic mechanical properties including poor tensile ductility. The use of Ti sponge as impurity (O, N, C, and Si) absorbers can effectively eliminate this problem and ensure good-to-excellent tensile properties for MW-sintered CP-Ti, Ti-10V-2Fe-3Al, and Ti-6Al-4V. The mechanisms behind various observations are discussed. The prime benefit of MW sintering of Ti powder is rapid heating. MW sintering of Ti powder is suitable for the fabrication of small titanium parts or titanium preforms for subsequent thermomechanical processing