Sintering of pure aluminum and nano-alumina powders by ECAP and hot extrusion | Sinterizzazione di polveri di alluminio puro e nano-allumina mediante ECAP ed estrusione a caldo (Articolo in rivista)

Type
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  • Sintering of pure aluminum and nano-alumina powders by ECAP and hot extrusion | Sinterizzazione di polveri di alluminio puro e nano-allumina mediante ECAP ed estrusione a caldo (Articolo in rivista) (literal)
Anno
  • 2013-01-01T00:00:00+01:00 (literal)
Alternative label
  • Casati R.; Ge Q.; Vedani M.; Dellasega D.; Bassani P.; Tuissi A. (2013)
    Sintering of pure aluminum and nano-alumina powders by ECAP and hot extrusion | Sinterizzazione di polveri di alluminio puro e nano-allumina mediante ECAP ed estrusione a caldo
    in La Metallurgia Italiana
    (literal)
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  • Casati R.; Ge Q.; Vedani M.; Dellasega D.; Bassani P.; Tuissi A. (literal)
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  • 25 (literal)
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  • 105 (literal)
Rivista
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  • 4 (literal)
Note
  • ISI Web of Science (WOS) (literal)
  • Scopu (literal)
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  • 1-3 : Dipartimento di Meccanica, Politecnico di Milano, Via La Masa, 20156 Milano, Italy / 4 : Dipartimento di Energia, Politecnico di Milano, Via Ponzio, 34, Milano, Italy / 5,6 : CNR-IENI, Corso Promessi Sposi, 29, 23900 Lecco, Italy (literal)
Titolo
  • Sintering of pure aluminum and nano-alumina powders by ECAP and hot extrusion | Sinterizzazione di polveri di alluminio puro e nano-allumina mediante ECAP ed estrusione a caldo (literal)
Abstract
  • Metal matrix nano-composites (MMNCs) are a new class of materials which exhibit high mechanical performance combined with good tribological and damping properties. They are constituted by a ductile metal matrix reinforced by hard nano-particles. In order to overcome the poor wettability of the small ceramic compound in the molten metal and to achieve a good dispersion of the reinforcements into the matrix, several unconventional fabrication processes were proposed in recent studies. This research is aimed at investigating two powder metallurgy synthesis routes for the production of MMNCs. A preliminary study on pure aluminum powder was performed to analyze the performance of the two processing for the production of full compacted billets. Aluminum micro-powder was attritioned by high energy ball milling and sintered by Equal channel angular pressing (ECAP) at 200°C and hot extrusion at 300°C. SEM analysis was carried out in order to monitor the microstructure of the material at different stages of the whole process. Density measurements and Vickers hardness tests were also carried out on final products. ECAP revealed a very efficient method for powder compaction and it was adopted for the preparation of Al composites reinforced by 2% and 5% of 20nm-alumina. The reinforcements resulted partially aggregated in micro-clusters and partially distributed as single nano-particles within the metal matrix. Nonetheless, the composites exhibit higher Vickers hardness if compared with the pure aluminum compacted sample. (literal)
  • I nano-compositi a matrice metallica (Metal Matrix nano-Composites, MMnCs) sono una nuova classe di materiali caratterizzati da elevate proprietà meccaniche, tribologiche e di damping. Questi compositi sono costituiti da una matrice metallica duttile e tenace rinforzata con nano particelle ceramiche. Al fine di superare il problema della scarsa bagnabilità delle particelle ceramiche nel metallo liquido e di produrre un composito caratterizzato da una buona dispersione dei rinforzi, diversi metodi non convenzionali sono stati oggetto di studio in ricerche recenti. Il lavoro presentato in questo articolo mira ad esaminare due processi di metallurgia delle polveri per la produzione di MMnCs. In particolare, polvere di dimensioni micrometriche di Al è stata macinata mediante un mulino a sfere ad alta energia (High Energy Ball Milling) e compattata mediante ECAP (Equal Channel Angular Pressing) a 200°C e mediante estrusione a caldo (Hot Extrusion, HE) a 300°C. La microstruttura del materiale è stata monitorata durante le varie fasi del processo produttivo attraverso un'analisi SEM. Misure di densità e durezza Vickers sono state effettuate sui prodotti finali. Il metodo di compattazione via ECAP si è rivelato molto efficiente per la compattazione delle polveri, quindi è stato adottato per la produzione di compositi a base di alluminio rinforzato dal 2% e dal 5% di ?-allumina (20nm). Le analisi al microscopio elettronico hanno rivelato che i rinforzi ceramici sono in parte aggregati in micro-cluster e in parte distribuiti come singole particelle nanometriche all'interno della matrice metallica. Inoltre, un aumento della quantità di Al2O3 ha portato ad una riduzione della densità del composito. Nonostante le porosità e i cluster di allumina, i compositi presentano maggiore durezza Vickers (rispettivamente 54.3HV e 58.2HV per il 2% e il 5% di Al2O3 contenuta) rispetto al campione di alluminio puro (51.5HV). Possibili soluzioni vengono infine proposte al fine di conseguire una migliore dispersione delle particelle ceramiche. (literal)
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