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Reaktionssintern von AlMg–MgO zur Herstellung von Bauteilen auf Spinellbasis

  • S. Dierkes , M. Kuntz EMAIL logo und G. Grathwohl
Veröffentlicht/Copyright: 16. Februar 2022
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International Journal of Materials Research
Aus der Zeitschrift International Journal of Materials Research Band 94 Heft 6

Abstract

Ein neues Verfahren zur Herstellung von Spinellbasis-Werkstoffen durch Reaktionssintern wird vorgestellt. Die Oxidation von metallischem Aluminium wird sowohl durch das Legierungselement Magnesium als auch durch den Kontakt mit Magnesiumoxid beschleunigt, so dass bei der hier gewählten Zusammensetzung eine besonders günstige Reaktionskinetik erreicht wird. Für den Erfolg des Verfahrens ist die exakte Steuerung der auftretenden Effekte, insbesondere der Zeitpunkt der Benetzung von MgO durch Aluminium, von entscheidender Bedeutung. Ein vollständiger Abschluss der Reaktion kann bei Temperaturen von 900 bis 1000 °C erreicht werden, wobei sich ein charakteristisches Keramikgefüge mit einer dominierenden geschlossenen Porosität einstellt. Der Werkstoff wird dadurch weitgehend gasdicht. Durch die Volumenkonstanz bei der Reaktionssinterung eignet sich das Material unter anderem zur Verbindung mit anderen Bauelementen aus Keramik oder Metall.

Abstract

A new process for the production of spinel-based materials by reaction sintering is presented. Oxidation of aluminum is accelerated by using magnesium as an alloying element as well as by the contact to magnesia. Thus, the composition used here leads to a maximum of the reaction kinetics. The effects occurring during the oxidation process have to be properly controlled, in particular the time of wetting of magnesia by molten aluminum. The reaction can be completed at low temperatures (900 – 1000 °C). The fairly microstructure is characterised by a closed porosity, leading to a gastight material. There is only very little volume change during reaction sintering, qualifying the material e. g. for assembling with metallic or ceramic components.

Keywords: Spinell; Reaction sintering; Oxidation; Wetting; Aluminum

Herrn Professor Dr. Otmar Vöhringer zum 65. Geburtstag gewidmet

Dr.-Ing. Meinhard KuntzKeramische Werkstoffe und Bauteile, Universität BremenAm Biologischen Garten, D-28359 Bremen, Germany Tel.: +49 421 218 7452 Fax: +49 421 218 7404

Literatur

[1] D. Holz, S. Wu, S. Scheppokat, N. Claussen: J. Am. Ceram. Soc. 77 (1994) 2509.10.1111/j.1151-2916.1994.tb04636.xSuche in Google Scholar

[2] N. Claussen, R. Janssen, D. Holz: J. Ceram. Soc. Japan 103 (1995) 749.10.2109/jcersj.103.749Suche in Google Scholar

[3] D. Holz: Herstellung und Charakterisierung von reaktionsgebundenen Al2O3-Keramiken (RBAO-Verfahren) am Beispiel des Systems Al2O3/ZrO2, VDI-Verlag, Düsseldorf (1994).Suche in Google Scholar

[4] H. Venugopalan, K. Tankala, T. DebRoy: Mater. Sci. Eng. A 210 (1995) 64.10.1016/0921-5093(95)10072-5Suche in Google Scholar

[5] V.S.R. Murthy, B.S. Rao: J. Mater. Sci. 30 (1995) 3091.10.1007/BF01209222Suche in Google Scholar

[6] O. Salas, H. Ni, V. Jayaram, K.C. Vlach, C.G. Levi, R. Mehrabian: J. Mater. Res. 6 (1991) 1964.10.1557/JMR.1991.1964Suche in Google Scholar

[7] P. Xiao, B. Derby: J. Am. Ceram. Soc. 77 (1994) 1761.10.1111/j.1151-2916.1994.tb07048.xSuche in Google Scholar

[8] R.J. Bratton: J. Am. Ceram. Soc. 54 (1971) 141.10.1111/j.1151-2916.1971.tb12241.xSuche in Google Scholar

[9] J. Beretka, T. Brown: J. Am. Ceram. Soc. 66 (1983) 383.10.1111/j.1151-2916.1983.tb10055.xSuche in Google Scholar

[10] J.T. Bailey, R. Russel: Ceramic Bull. 47 (1968) 1025.10.3382/ps.0471387aSuche in Google Scholar

[11] P. Kumar, K.H. Sandhage: J. Mater. Res. 13 (1998) 3423.10.1557/JMR.1998.0466Suche in Google Scholar

[12] V. Laurent, D. Chatain, C. Chatillon, N. Eustathopoulos: Acta metall. 36 (1988) 1797.10.1016/0001-6160(88)90248-9Suche in Google Scholar

[13] J.A. Champion, B.J. Keene, A.M. Sillwood: J. Mater. Sci. 4 (1969) 39.10.1007/BF00555046Suche in Google Scholar

[14] D.A. Weirauch, Jr.: J. Mater. Res. 3 (1988) 729.10.1557/JMR.1988.0729Suche in Google Scholar

[15] H. Fujii, H. Nakae: Acta mater. 44 (1996) 3567.10.1016/1359-6454(96)00017-1Suche in Google Scholar

[16] A.J. McEvoy, R.H.Williams, I.G. Higginbotham: J. Mater. Sci. 11 (1976) 297.10.1007/BF00551441Suche in Google Scholar

[17] S.M. Wolf, A.P. Levitt, J. Brown: Chem. Eng. Prog. 62 (1966) 74.10.1007/978-3-642-92927-4_3Suche in Google Scholar

[18] A. Banerji, P.K. Rohatgi, W. Reif: Metall 38 (1984) 656.Suche in Google Scholar

[19] A.M. Korol’kov: Casting properties of metals an alloys, Consultants Bureau, Enterprises, Inc., New York (1963).Suche in Google Scholar

[20] W. Tiehle: Aluminium 38 (1962) 3.Suche in Google Scholar

[21] D.W. Aylmore, S.J. Gregg, W.B. Jepson: J. Inst. Met. 88 (1959) 205.Suche in Google Scholar

[22] W.W. Smeltzer: J. Elektrochem. Soc. 103 (1956) 209.10.1149/1.2430279Suche in Google Scholar

[23] E.A. Gulbransen, W.S. Wysong: J. Phys. Colloid Chem. 51 (1947) 1087.10.1021/j150455a004Suche in Google Scholar

[24] A.F. Beck, M.A. Heine, E.J. Caule, M.J. Pryor: Corrosion Sci. 7 (1967) 1.10.1016/S0010-938X(67)80066-0Suche in Google Scholar

[25] W.W. Scamans, E.P. Butler: Metall. Trans. A 6 (1975) 2055.10.1007/BF03161831Suche in Google Scholar

[26] M.S. Hunter, P. Fowle: J. Electrochem. Soc. 103 (1956) 482.10.1149/1.2430389Suche in Google Scholar

[27] G. Hass: Optik 1 (1946) 134.Suche in Google Scholar

[28] D.H. Kim, E.P. Yoon, J.S. Kim: J. Mater. Sci. Lett. 15 (1996) 1429.10.1007/BF00275297Suche in Google Scholar

[29] I.M. Ritchie, J.V. Sanders, P.L. Weickhardt: Oxidation Metals 3 (1971) 91.10.1007/BF00604741Suche in Google Scholar

[30] M.H. Zayan, O.M. Jamjoom, N.A. Razik: Oxidation Metals 34 (1990) 323.10.1007/BF00665021Suche in Google Scholar

[31] D.J. Field, G.M. Scamans, E.P. Butler: Metall. Trans. A 18 (1987) 462.10.1007/BF02648807Suche in Google Scholar

[32] I. Haginoya, T. Fukusako: Trans. Japan Inst. Mater. 24 (1983) 613.10.2320/matertrans1960.24.613Suche in Google Scholar

[33] M.S. Newkirk, A.W. Urquhart, H.R. Zwicker: J. Mater. Res. 1 (1986) 81.10.1557/JMR.1986.0081Suche in Google Scholar

[34] K.C. Vlach, O. Salas, H. Ni, V. Jayaram, C.G. Levi, R. Mehrabian: J. Mater. Res. 6 (1991) 1982.10.1557/JMR.1991.1982Suche in Google Scholar

[35] M. Sindel: Fortschr.-Ber., Reihe 5 Nr. 388, VDI Verlag, Düsseldorf (1995).Suche in Google Scholar

[36] O. Salas, H. Ni, V. Jayaram, K.C. Vlach, C.G. Levi, R. Mehrabian: J. Am. Ceram. Soc. 78 (1995) 609.10.1111/j.1151-2916.1995.tb08222.xSuche in Google Scholar

[37] J.L. Estrada, J. Duszczyk, B.M. Korevaar: J. Mater. Sci. 26 (1991) 1431.10.1007/BF00544650Suche in Google Scholar
Received: 2002-10-15
Published Online: 2022-02-16

© 2003 Carl Hanser Verlag, München

Artikel in diesem Heft

  1. Frontmatter
  2. Articles/Aufsätze
  3. Bedeutung von Eigenspannungsabbau und mikrostrukturellen Veränderungen für die Lebensdauervorhersage schwingbeanspruchter Schweißverbindungen
  4. Factors affecting cyclic lifetime of EB-PVD thermal barrier coatings with various bond coats
  5. Depth-resolved X-ray residual stress analysis in PVD (Ti, Cr) N hard coatings
  6. Crystal orientation and residual stress in TiN film by synchrotron radiation
  7. Characterization of thermal and anodic oxide layers on β- and on near-β-titanium alloys for biomedical application
  8. Micromechanisms and modelling of crack initiation and growth in tool steels: role of primary carbides
  9. Fatigue crack nucleation at grain boundaries – experiment and simulation
  10. Fatigue and fracture-induced defect structures of metals investigated by positron microscopy
  11. Deformation and fracture of Nb/α-Al2O3 composites in compression and bending studied by optical methods
  12. Dislocation microstructures of single crystal ⟨001⟩ CMSX-4 specimens tensile tested at 700 and 1000°C
  13. Influence of mechanical surface treatments on the HCF performance of the Ni-superalloy Udimet 720 LI
  14. Precipitation of β-phase and twinning during deformation of Mg–Al alloy AZ91 at 150 °C after solution treatment
  15. Nanograin size, high-nitrogen austenitic stainless steels
  16. Der dynamische SD-Effekt und der Einfluss auf die Fließortkurve
  17. Einfluss der Umformgeschwindigkeit und -temperatur auf das Fließverhalten metallischer Werkstoffe
  18. Mean stress sensitivity of sintered iron and steel
  19. Thermozyklisches Kriechen einer kurzfaserverstärkten Aluminium-Kolbenlegierung
  20. Strength and ductility of thin Cu wires
  21. Modeling of deformation behavior of copper under equal channel angular pressing
  22. Reaktionssintern von AlMg–MgO zur Herstellung von Bauteilen auf Spinellbasis
  23. Determination of the local oxygen distribution in a commercial titanium alloy by 3-dimensional atom probe
  24. Phase diagram of the Al–Cu–Fe quasicrystal-forming alloy system
  25. Notifications/Mitteilungen
  26. Personal/Personelles
  27. Books/Bücher
  28. Conferences/Konferenzen
https://doi.org/10.1515/ijmr-2003-0131
Schlagwörter für diesen Artikel
Spinell; Reaction sintering; Oxidation; Wetting; Aluminum

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  1. Frontmatter
  2. Articles/Aufsätze
  3. Bedeutung von Eigenspannungsabbau und mikrostrukturellen Veränderungen für die Lebensdauervorhersage schwingbeanspruchter Schweißverbindungen
  4. Factors affecting cyclic lifetime of EB-PVD thermal barrier coatings with various bond coats
  5. Depth-resolved X-ray residual stress analysis in PVD (Ti, Cr) N hard coatings
  6. Crystal orientation and residual stress in TiN film by synchrotron radiation
  7. Characterization of thermal and anodic oxide layers on β- and on near-β-titanium alloys for biomedical application
  8. Micromechanisms and modelling of crack initiation and growth in tool steels: role of primary carbides
  9. Fatigue crack nucleation at grain boundaries – experiment and simulation
  10. Fatigue and fracture-induced defect structures of metals investigated by positron microscopy
  11. Deformation and fracture of Nb/α-Al2O3 composites in compression and bending studied by optical methods
  12. Dislocation microstructures of single crystal ⟨001⟩ CMSX-4 specimens tensile tested at 700 and 1000°C
  13. Influence of mechanical surface treatments on the HCF performance of the Ni-superalloy Udimet 720 LI
  14. Precipitation of β-phase and twinning during deformation of Mg–Al alloy AZ91 at 150 °C after solution treatment
  15. Nanograin size, high-nitrogen austenitic stainless steels
  16. Der dynamische SD-Effekt und der Einfluss auf die Fließortkurve
  17. Einfluss der Umformgeschwindigkeit und -temperatur auf das Fließverhalten metallischer Werkstoffe
  18. Mean stress sensitivity of sintered iron and steel
  19. Thermozyklisches Kriechen einer kurzfaserverstärkten Aluminium-Kolbenlegierung
  20. Strength and ductility of thin Cu wires
  21. Modeling of deformation behavior of copper under equal channel angular pressing
  22. Reaktionssintern von AlMg–MgO zur Herstellung von Bauteilen auf Spinellbasis
  23. Determination of the local oxygen distribution in a commercial titanium alloy by 3-dimensional atom probe
  24. Phase diagram of the Al–Cu–Fe quasicrystal-forming alloy system
  25. Notifications/Mitteilungen
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