Powder Metallurgy of Hybrid Materials for Advanced Applications

Abstract

Powder Metallurgy of Hybrid Materials for Advanced Applications The field-assisted sintering technology (FAST) is a versatile powder consolidation method, which uses electrical current for rapid heating of the sintered material. It is routinely used for sintering of various metallic materials, but mostly with preal- loyed powders as a feedstock. The aim of the thesis is to explore the capabilities of FAST for sintering of composite materials and for using blended elemental powders as a raw material in following areas: 1. Manufacturing of architectured composites 2. Consolidation and ageing in a single processing run (in-situ ageing) 3. Rapid alloy prototyping using blended elemental powders 4. High-throughput experimental investigations of multicomponent phase dia- grams Al6061 + Ti-6Al-4V architectured composite was produced, but issues with the pow- der penetration into the lattice have arisen due to the small lattice dimensions. Me- chanical properties could have been assessed by a three-point bending only. The composite has shown improved strength over the plain, unannealed Al6061 matrix, but a premature fracture when the Al matrix was aged properly. Using FAST was found to be inconvenient for architectured composite manufacturing. A long, fully dense rod was manufactured from the Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr...

Prášková metalurgie hybridních materiálů pro pokročilé aplikace Sintrování elektrickým proudem (FAST) je univerzální metoda pro kompaktizaci prášků, která ohřívá materiál pomocí procházejícího elektrického proudu. Běžně se používá pro sintrování kovových materiálů, ovšem většinou s využitím předslitin jako výchozích prášků. Cílem disertační práce je prozkoumat možnosti metody FAST pro sintrování kompozitních materiálů a pro přípravu slitin z elementárních prášků v následujících oblastech: 1. Příprava strukturovaných kompozitů 2. Kompaktizace a precipitační žíhání v rámci jednoho sintrovacího cyklu (in-situ žíhání) 3. Rychlé prototypování slitin ze směsi elementárních prášků 4. Efektivní experimentální meření víceprvkových fázových diagramů Byl vyroben strukturovaný kompozit Al6061 + Ti-6Al-4V, kvůli malým rozměrům mřížky však došlo k problémům s pronikáním prášku dovnitř. Mechanické zkoušky tak bylo možno provést pouze pomocí tříbodového ohybu. Nevyžíhaný kompozit dosáhl větší pevnosti než nevyžíhaná slitina Al6061 bez výztuže, ale ve vyžíhaném stavu došlo k brzkému lomu. Pro výrobu strukturovaných kompozitů se metoda FAST nezdá jako příliš vhodná. Z elementárních prášků byla vyrobena slitina Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr ve formě dlouhé, plně kompaktní tyče. Celý proces...