SVET, SKP and EIS study of the corrosion behaviour of high strength Al and Al-Li alloys used in aircraft fabrication

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Extraktion und nanoanalytische Charakterisierung refraktärer Nanometallpartikel frühester solarer Materie und Synthese metallischer Nanopartikel aus dotierten Ca-Mg-Al-Si-Schmelzen

Primitive kohlige Chondrite sind Meteorite, die seit ihrer Entstehung im frühen Sonnensystem kaum verändert wurden und dadurch einen Einblick in Prozesse geben, die zur Bildung und Veränderung der ersten festen Materie führten. Solche Prozesse können anhand von Bruchstücken dieser Meteorite detailliert im Labor studiert werden, sodass Rückschlüsse auf die Entwicklung unseres Sonnensystems im frühen Stadium getroffen werden können. Ca-, Al-reiche Einschlüsse (CAIs) aus chondritischen Meteoriten sind die ersten Festkörper des Sonnensystems und enthalten viele refraktäre Metallnuggets (RMNs), welche hauptsächlich aus den Elementen Os, Ir, Ru, Mo und Pt bestehen. Nach weit verbreiteter Ansicht sind diese Nuggets wahrscheinlich im Gleichgewicht mit dem solaren Nebel kondensiert, bereits früher oder gleichzeitig mit Oxiden und Silikaten. Die exakten Mechanismen, die zu ihren heute beobachteten Eigenschaften führten, sind allerdings unklar. Um frühere Arbeiten fortzuführen, wurde eine hohe Anzahl RMNs in vier unterschiedlichen Typen von Meteoriten detailliert studiert, darunter solche aus dem nahezu unveränderten Acfer 094, Allende (CV3ox), Leoville (CV3red) und Murchison (CM2). Die RMNs wurden in-situ, assoziiert mit ihren Wirtsmineralen und auch in Säurerückständen gefunden, deren Präparationsprozedur in dieser Arbeit speziell für RMNs durch eine zusätzliche Dichtetrennung verbessert wurde.rnDie Ergebnisse decken eine Reihe von Ungereimtheiten zwischen den beobachteten RMN-Eigenschaften und einer Kondensationsherkunft auf, sowohl für Kondensation in solarer Umgebung, als auch für Kondensation aus Material von Supernovae oder roten Riesen, für die die Kondensationssequenzen refraktärer Metalle speziell für diesen Vergleich berechnet wurden. Stattdessen wurden in dieser Arbeit neue Einblicke in die RMN-Entstehung und die Entwicklung der ersten Festkörper (CAIs) durch eine Kombination aus experimentellen, isotopischen, strukturellen und petrologischen Studien an RMNs gewonnen. Viele der beobachteten Eigenschaften sind mit Ausfällung der RMN aus einer CAI-Schmelze vereinbar. Ein solches Szenario wird durch entsprechende Untersuchungen an synthetisch hergestellten, mit refraktären Metallen im Gleichgewicht stehenden CAI-Schmelzen bestätigt. Es folgt aus den Ergebnissen, dass die Mehrzahl der RMNs isotopisch solar ist und alle untersuchten RMNs innerhalb von CAIs bei rascher Abkühlung (um bis zu 1000 °C/40 sek.) einer CAI-Schmelze gebildet wurden. rn

Thermodynamic, surface and structural properties of liquid Co-Si alloys

The knowledge of thermophysical properties of liquid Co-Si alloys is a key requirement for manufacturing of composite materials by infiltration method. Despite this need, the experimental and predicted property data of the Co-Si system are scarce and often inconsistent between the various sources. In the present work the mixing behaviour of Co-Si melts has been analysed through the study of the concentration dependence of various thermodynamic, surface (surface tension and surface composition) and structural properties (concentration fluctuations in the long-wavelength limit and chemical short-range order parameter) in the framework of the Compound Formation Model (CFM) and Quasi Chemical Approximation for regular solutions (QCA). In addition, the surface tension of the Co22·5Si77.5 (in at%) eutectic alloy, that is proposed to be used as the infiltrant, has been measured by the pendant drop method at temperatures ranging from 1593 to 1773 K. The results obtained were discussed with respect to both, temperature and concentration, and subsequently compared with the model predictions and literature data.

On the sintering of uncompacted, pre-alloyed Al powder alloys

The effect of the addition of elemental Mg, Sri and Pb on the sintering of impressed prealloyed 2124 and 6061 powder has been investigated. Despite being sintered at a temperature that resulted in similar to20 vol.% liquid phase, high density was possible only upon the addition of similar to1% elemental Mg as well as trace amounts of Sri or Pb. Additions of Mg facilitated oxide disruption, while Sri and Pb segregated to the liquid phase, where they reduced the liquid's surface tension, thus improving sintering. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Solidification mechanisms of unmodified and strontium-modified hypereutectic aluminium-silicon alloys

The effects of strontium on the solidi. cation mode of hypereutectic aluminium-silicon alloys have been studied. Samples were prepared from an aluminium-17wt% silicon-based alloy and strontium was added at several different concentrations. The development of the microstructure was investigated by cooling curve analysis, interrupted solidi. cation experiments and optical and scanning electron microscopy. It was found that nucleation of primary silicon is suppressed by additions of strontium. The suppressed nucleation results in supersaturation of the liquid prior to nucleation, and an increased growth rate after nucleation. As a result, the silicon crystals become less faceted and more dendritic with increasing strontium additions. Increasing the strontium concentration slightly refined the eutectic spacing and introduced a small amount of fibrous silicon. Electron back-scatter diffraction measurements were performed to determine the crystallographic relation between the primary and eutectic silicon phases. The eutectic silicon in the unmodified alloy does not have any crystallographic relationship with the primary silicon crystals. In contrast, the eutectic silicon crystals in the strontium-modified alloys often share an identical or twin relationship with nearby primary silicon crystals. The incidence of twinning within primary silicon crystals was relatively low and did not appear to increase with strontium additions.

Eutectic grains in unmodified and strontium-modified hypoeutectic aluminum-silicon alloys

Additions of strontium to hypoeutectic aluminum-silicon alloys modify the morphology of the eutectic silicon phase from a coarse platelike structure to a fine fibrous structure. Thermal analysis, interrupted solidification, and microstructural examination of sand castings in this work revealed that, in addition to a change in silicon morphology, modification with strontium also causes an increase in the size of eutectic grains. The eutectic grain size increases because fewer grains nucleate, possibly due to poisoning of the phosphorus-based nucleants, that are active in the unmodified alloy. A simple growth model is developed to estimate the interface velocity during solidification of a eutectic grain. The model confirms, independent of microstructural observations, that the addition of 100 ppm strontium increases the eutectic grain size by at least an order of magnitude compared with the equivalent unmodified alloy. The model predicts that the growth velocity varies significantly during eutectic growth. At low strontium levels, these variations may be sufficient to cause transitions between flake and fibrous silicon morphologies depending on the casting conditions. The model can be used to rationally interpret the eutectic grain structure and silicon morphology of fully solidified aluminum-silicon castings and, when coupled with reliable thermal data, can be used to estimate the eutectic grain size.