Elastic properties and structural observations of Distaloy SA powder sintered with boron and carbon

One of the methods aimed at increasing the density in PM parts is the process of activated sintering performed by adding boron as elementary boron powder, for example. Under this researchwork novel, PM materials were obtained based on prealloyed and diffusion bonded powder (type: Distaloy SA) with the following chemical composition: Fe-1.75%Ni-1.5%Cu-0.5%Mo, with the addition of 0.55 wt.% carbon and boron (0.2, 0.4 and 0.6 wt.%). Distaloy SA samples alloyed with carbon and boron were manufactured by mixing the powders in a Turbula mixer, then compacting the mixture in a hydraulic press under a pressure of 600 MPa and sintered in a tube furnace at 1473 K for 60 minutes in a hydrogen atmosphere. The densification process of Distaloy SA parts with boron and carbon depends on the sintering mechanism. In order to evaluate the sintering mechanism of the PM samples, structural investigations using SEM/EDS were performed. During sintering of these materials at 1473 K, a liquid phase is generated as a result of the reaction occurring between the alloy matrix and the complex of carbo-borides, which leads to a considerable degree of consolidation. The elastic properties of the sintered samples (such as Young’s modulus and the damping coefficient) were measured in a tensile test with a Förster elastometer.

Jedną z metod mających na celu zwiększenie gęstości części PM jest proces aktywnego spiekania, zachodzący np. w wyniku dodania boru w formie elementarnego proszku boru. W badaniach omawianych w niniejszym artykule nowoczesne materiały PM zostały uzyskane ze stopowanych i dyfuzyjnie związanych proszków Distaloy SA o składzie Fe-1,75%Ni-1,5%Cu-0,5%Mo z dodatkiem 0,55% wag. węgla i boru (0,2, 0,4 i 0,6% wag.). Próbki Distaloy SA stopowane węglem i borem otrzymano w wyniku mieszania proszków w mieszalniku Turbula, a następnie zagęszczenia na prasie hydraulicznej pod ciśnieniem 600 MPa i spiekania w piecu rurowym w temperaturze 1473 K w atmosferze wodoru przez 60 min. Zagęszczanie części ze stopu Distaloy SA z borem i węglem zależy od mechanizmu spiekania. W celu określenia mechanizmu spiekania próbek PM dokonano obserwacji strukturalnych za pomocą SEM z przystawką EDS. Podczas spiekania omawianych materiałów w temperaturze 1473 K w wyniku reakcji pomiędzy osnową a złożonymi węglano-borkami tworzy się ciekła faza, która prowadzi do znacznej konsolidacji. Własności mechaniczne spiekanych próbek takie jak moduł Younga czy współczynnik tłumienia zostały zmierzone w próbie rozciągania i na elastometrze Förstera.