Fragments of Isothermal Sections of the Gd-Ge(Si)-Ga Systems Phase Diagrams at 800 ºC

The Gd-rich alloys of the Gd-Ge(Si)-Ga systems have been studied by the X-ray powder diffraction. The parts of the isothermal sections of these systems (800 0C, up to 33.3 at. % Gd) have been constructed. Four ternary compounds were found to exist here, namely, 1-GdGe1.0-0.7Ga1.0-1.3 (a-ThSi2-type structure), 2-Gd11Ge9Ga1 (Ho11Ga10), 1-GdSi0.9-0.6Ga1.1-1.4 (a-ThSi2) and 2-GdSi0.9-0.6Ga0.1-0.4 (CrB). One of these compounds (2-Gd11Ge9Ga1) is in fact the Ga-stabilized solid solution on the base of the high temperature Gd11Ge10 compound. Extended solid solutions on the base of the most Gd-{Si,Ge,Ga} binary compounds was shown to form in the Gd-Ge(Si)-Ga systems

Phase Transformations in Equiatomic Y–Cu Powder Mixture at Mechanical Milling

Mechanical alloying of the elemental powder mixture of copper and yttrium is performed in a high-energy planetary ball mill. The equiatomic YCu compound with full ordered CsCl-type structure is synthesized by use of powder-metallurgy methods for the first time. Phase transformations taking place at Y–Cu mixture milling are studied by x-ray diffraction methods. An expanded description of original software package for the automated DRON apparatus is presented. This software is used for analysis and interpretation of the obtained x-ray diffraction data. This package is intended for solving different tasks, namely: determination of both peak positions and integral intensities of the Bragg reflections by means of full profile analysis; carrying out the qualitative and quantitative phase analyses using PDF (Powder Diffraction File) data for phase identification and the least square method for lattice-constants’ refinement; testing the structure models and refining crystal-structure parameters (including coordinates, atomic position filling, texture, etc.). The effect of oxygen on the phase composition of milling products is analysed.В высокоэнергетической планетарной мельнице проведено механическое легирование эквиатомной смеси порошков меди и иттрия. Впервые эквиатомное соединение YCu с полностью упорядоченной структурой типа CsCl получено методами порошковой металлургии. Фазовые превращения, протекающие при размоле смеси Y–Cu, исследованы методами рентгеновской дифракции. Представлено расширенное описание комплекса программ, разработанного авторами для автоматического рентгеновского аппарата типа ДРОН. Это программное обеспечение предназначено для решения разнообразных задач, в частности, как для определения позиции пиков, так и интегральной интенсивности брэгговских изображений методом полнопрофильного анализа, проведения количественного и качественного фазового анализа с использованием банка данных для идентификации фазы и метода наименьших квадратов для уточнения постоянных решетки, тестирования структурных моделей и уточнения параметров кристаллической структуры (в том числе координат, заполнения атомных позиций, текстуры). Проанализировано влияние кислорода на фазовый состав продуктов размола.У високоенергетичному планетарному млині проведено механічне леґування еквіатомової суміші порошків міді й ітрію. Вперше еквіатомову сполуку YCu з повністю упорядкованою структурою типу CsCl одержано методами порошкової металурґії. Фазові перетворення, що мають місце при розмелюванні суміші Y–Cu, досліджено методами рентґенівської дифракції. Представлено розширений опис комплексу програм, розробленого авторами для автоматичного рентґенівського апарата типу ДРОН. Це програмне забезпечення призначено для вирішення різноманітних завдань, зокрема, визначення як позиції піків, так і інтеґральної інтенсивности Бреґґових відбиттів методою повнопрофільної аналізи, проведення кількісної та якісної фазових аналіз із використанням банку даних для ідентифікації фази та методи найменших квадратів для уточнення параметрів ґратниць, тестування структурних моделів та уточнення параметрів кристалічної структури (координати, заповнення атомових позицій, текстура тощо). Проаналізовано вплив кисню на фазовий склад продуктів розмелювання в планетарному кульовому млині

Synthesis of the WC and Mo₂C Carbides by Mechanical Alloying of Metal Powder and Carbon Nanotubes

Nanoscale WC and Mo₂C carbides are synthesized from the elemental metal powder (with particle size of about 40 μμm; purity is not less than 99.6% wt.) and the carbon nanotubes (CNTs, with average diameter of 10–20 nm) by mechanical alloying in a high-energy planetary ball mill for the first time.Механохимическим методом в высокоэнергетической планетарной шаровой мельнице из порошков металлов (размер частиц — около 40 мкм, чистота не ниже 99,6% вес.) и углеродных нанотрубок (УНТ, средний диаметр — 10–20 нм) впервые синтезированы наноразмерные карбиды WC и Mo₂C.Механохемічною методою у високоенергетичному планетарному кульовому млині з порошків металів (розмір частинок — близько 40 мкм, чистота не нижче 99,6% мас.) і вуглецевих нанотрубок (ВНТ, середній діяметер — 10–20 нм) вперше синтезовано нанорозмірні карбіди WC та Mo₂C

On the Advanced Mechanical Properties of Fe–Cu and Y–Cu Nanocomposites Obtained by Mechanical Alloying

In this study, the Fe–Cu and Y–Cu nanocomposites are synthesized by mechanical alloying of the elemental powder mixture of the iron, copper and crushed yttrium particles in a high-energy planetary ball mill inside the argon atmosphere. Phase transformations in obtained composite materials are studied by X-ray powder-diffraction methods. The metastable supersaturated α-(Fe, Cu) solid solution is formed in the Fe–Cu nanocomposites during milling process, while the phase transformation during milling of the equiatomic Y–Cu mixture follows the reaction: Y + Cu → YCu + YCu₂. All obtained materials demonstrate improved mechanical properties. A set of measurements of the mechanical characteristics is carried out. The hardness measured for both FeCu and YCu nanocomposites is higher than that for conventional bulk alloys due to the grains’ refinement during milling process. Besides, the synthesized nanocomposites are characterized by relatively low values of the Young’s modulus.В работе нанокомпозиты Fe–Cu и Y–Cu были синтезированы путём механического легирования порошковой смеси элементарных частиц железа, меди и измельчённого иттрия в высокоэнергетической планетарной шаровой мельнице в атмосфере аргона. Фазовые превращения в полученных композиционных материалах были изучены методами порошковой рентгеновской дифрактометрии. Метастабильный пересыщенный твёрдый раствор α-(Fe, Cu) образуется в процессе размола в нанокомпозитах Fe–Cu, а при измельчении эквиатомной смеси Y–Cu происходит следующее фазовое превращение: Y + Cu → YCu + YCu₂. Все полученные материалы имеют улучшенные механические свойства. Были измерены соответствующие механические характеристики. Твёрдость обоих нанокомпозитов FeCu и YCu выше, чем у обычных объёмных сплавов, из-за уменьшения размеров зёрен в процессе измельчения. Кроме того, синтезированные нанокомпозиты характеризуются относительно низкими значениями модуля Юнга.У роботі нанокомпозити Fe–Cu та Y–Cu було синтезовано шляхом механічного леґування порошкової суміші елементарних частинок заліза, міді та дробленого ітрію у високоенергетичному планетарному кульовому млині в атмосфері арґону. Фазові перетворення в одержаних композиційних матеріялах вивчали методами порошкової рентґенівської дифрактометрії. Встановлено, що під час розмелювання суміші порошків Fe та Cu в ній утворюється метастабільниé пересичений твердий розчин α-(Fe, Cu), тоді як фазові перетворення в еквіатомовій суміші Y–Cu під час механохемічної активації відбуваються за реакцією Y + Cu → YCu + YCu₂. Одержані матеріяли демонструють поліпшені механічні характеристики. Було виміряно відповідні механічні характеристики. Твердість обох нанокомпозитів FeCu та YCu є вищою, ніж у відповідних кристалічних стопів внаслідок зменшення розмірів зерен під час розмелювання. Крім того, синтезовані нанокомпозити характеризуються порівняно низькими значеннями модуля Юнґа

Novel Ti2CuCx and Ti3Cu2Cx Carbides Obtained by Sintering of Products of Mechanochemical Synthesis of Ti, Cu and Carbon Nanotubes

Mechanical alloying of the elemental powder mixture of titanium and copper (particle size of both powdersis about 40 μm, purity is not less than 99.6% wt. %) was performed in a high energy planetary ball mill to obtainTi:Cu (2:1 and 3:1) compositions. An addition of 1 vol. % of multiwalled carbon nanotubes (MWCNT, averagediameter 10-20 nm) into Ti-Cu charge results in a formation of nanoscaled Ti2CuCx and Ti3Cu2Cx carbides(containing 0.5 and 4.2 at.% of carbon and 30.8 and 37.5 at.% of copper, respectively). These carbides havesynthesized for the first time. Nature of interaction of the charge components at processing in a ball mill hasstudied on test samples using a complex of X-ray techniques. These techniques include a full-profile analysis forthe primary processing of diffractograms obtained with DRON-3M apparatus; qualitative and quantitative phaseanalysis for determining the phase composition of the products of synthesis; X-ray structural analysis to verifyand refine the structural models; Williamson-Hall method for determining the grain sizes. The Vickers hardnessof compacted (by sintering) samples with 20.1 and 27.3 at. % Cu varies substantially within (6.9-7.1) GPa. Thus,the average microhardness of synthesized materials is 7 times higher than that of pure titanium microhardness.Key words: Multiwalled carbon nanotube, Nanocomposite material, X-ray diffraction, Hardness.</p

HP-HT sintering, microstructure, and properties of B6O- and TiC-containing composites based on cBN

The article presents a study of the potential for the use of B6O superhard boron suboxide as a binder in composite materials with a low cBN content. Superhard B6O is characterized by higher mechanical properties than TiC widely used in commercial materials today. Composites containing 60 vol % cBN and different binder compositions that included B6O and TiC have been sintered in a toroid-type high-pressure apparatus at a pressure of 7.7 GPa in a temperature range from 1500 to 2000 A degrees C. The microstructure, phase and elemental composition of the sintered materials have been examined via electron microscopy and X-ray diffraction analysis. Mechanical properties have been analyzed via indentation techniques. The performance of the cutting tools produced from the sintered composites has been evaluated in turning hardened cold work tool steel