kth.sePublikationer KTH
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Liquid phase sintering of W-Ni-Fe composites: liquid penetration, agglomerate separation and tungsten particle growth
KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Materialvetenskap, Keramteknologi.ORCID-id: 0000-0003-0864-3679
2006 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

The initial stage of liquid phase sintering, involving liquid penetration, agglomerate separation, particle spreading and growth has been investigated in experiments using tungsten heavy alloys. The particle composites used were produced by hot isostatic pressing (HIP) of pure powder mixtures of W-Ni-Fe-(Co). By using different HIP temperatures, volume fractions of tungsten, alloying elements like Cobalt and Sulphur or excluding Iron from the matrix, liquid penetration, agglomerate separation and particle growth conditions were affected. The investigations were performed mainly under microgravity (sounding rockets or parabolic trajectories by airplanes) but at high tungsten particle fractions, short sintering times or at infiltration of solid pure tungsten, they were performed at normal gravity. The liquid penetration of the tungsten agglomerates is explained by initial wetting under non-equilibrium conditions, due to the reaction between the liquid matrix and the particles, and a decrease of interfacial energy. The dissolving of tungsten gives a pressure drop in the penetrating liquid and a driving force for the liquid movement by a suggested parabolic penetration model. For cold worked tungsten, a penetration theory was proposed, where an internal stress release in the penetrated tungsten grains creates space for the advancing liquid.

The spreading of the tungsten agglomerates is explained by an interagglomerate melt swelling due to a Kirkendall effect. The liquid matrix undergoes a volume increase since the diffusion rates of Ni-Fe are higher than for W and initial concentration gradients of W and Ni, Fe exists. The suggested model by Kirkendall are also used for an analysis of the interaction behaviour between solid particles and a solidification front and inclusion behaviour in iron base alloys during teeming and deoxidation.

The average tungsten particles size decrease initially since part of the tungsten particles is dissolved when the non-equilibrium matrix phase is melting. When equilibrium is reached, the tungsten particles grow in accordance with the Ostwald ripening process by an approximately 1/3 power law. Larger particle fraction of particles showed a higher growth rate, due to shorter diffusion distances between the particles. Cobalt, Sulphur and absence of iron in the matrix were found to increase the growth rate of the tungsten particles due to a higher surface tension between the solid tungsten particles and the matrix melt.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Stockholm: KTH , 2006.
Serie
Trita-MG, ISSN 1104-7127 ; 2006:1
Nyckelord [en]
Liquid phase sintering, heavy metal, particle composites, tungsten, penetration, agglomerate separation, particle interaction, parabolic flight, sounding rockets, microgravity, Kirkendall effect
Nationell ämneskategori
Metallurgi och metalliska material
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-3870OAI: oai:DiVA.org:kth-3870DiVA, id: diva2:9818
Disputation
2006-03-22, Sal F3, Lindstedtsvägen 26, Stockholm, 10:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Anmärkning
QC 20100528Tillgänglig från: 2006-03-08 Skapad: 2006-03-08 Senast uppdaterad: 2022-06-22Bibliografiskt granskad
Delarbeten
1. Liquid Phase Sintering of Tungsten Composites in Space: Results of Tests Performed in Texus
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Liquid Phase Sintering of Tungsten Composites in Space: Results of Tests Performed in Texus
1988 (Engelska)Ingår i: Advances in Space Research, ISSN 0273-1177, E-ISSN 1879-1948, Vol. 8, nr 12, s. 315-319Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Nationell ämneskategori
Materialteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-5441 (URN)10.1016/0273-1177(88)90033-6 (DOI)2-s2.0-38249031174 (Scopus ID)
Anmärkning
QC 20100528Tillgänglig från: 2006-03-08 Skapad: 2006-03-08 Senast uppdaterad: 2022-06-22Bibliografiskt granskad
2. Liquid Phase Sintering under Microgravity in Space
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Liquid Phase Sintering under Microgravity in Space
1988 (Engelska)Ingår i: Modern developments in powder metallurgy, ISSN 0074-7513, Vol. 18-21, s. 63-Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Nationell ämneskategori
Materialteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-5442 (URN)
Anmärkning
QC 20100528Tillgänglig från: 2006-03-08 Skapad: 2006-03-08 Senast uppdaterad: 2022-06-22Bibliografiskt granskad
3. Liquid-phase Sintering of Tungsten Composites in Space. Agglomerate Separation and Particle Growth
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Liquid-phase Sintering of Tungsten Composites in Space. Agglomerate Separation and Particle Growth
1989 (Engelska)Ingår i: High Temperatures-High Pressures, ISSN 0018-1544, E-ISSN 1472-3441, Vol. 21, s. 507-514Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Nationell ämneskategori
Materialteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-5443 (URN)
Anmärkning
QC 20100528Tillgänglig från: 2006-03-08 Skapad: 2006-03-08 Senast uppdaterad: 2022-10-25Bibliografiskt granskad
4. Microgravity Applications Furnace Facility, MAFF, for Parabolic Flights.
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Microgravity Applications Furnace Facility, MAFF, for Parabolic Flights.
Visa övriga...
1992 (Engelska)Ingår i: Proc. VIIIth Europ. Symp. Mat. and Fluid Sci. in Microg, 1992, Vol. 1, s. 383-386Konferensbidrag, Publicerat paper (Refereegranskat)
Nationell ämneskategori
Materialteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-5444 (URN)
Konferens
VIIIth Europ. Symp. Mat. and Fluid Sci. in Microg
Anmärkning
QC 20100528Tillgänglig från: 2006-03-08 Skapad: 2006-03-08 Senast uppdaterad: 2022-06-22Bibliografiskt granskad
5. Liquid Phase Sintering of Tungsten Composites under Microgravity: Effect of Matrix Composition. Particle Growth
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Liquid Phase Sintering of Tungsten Composites under Microgravity: Effect of Matrix Composition. Particle Growth
1992 (Engelska)Ingår i: Proc. Tungsten & Tungsten Alloys, s. 97-110Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Nationell ämneskategori
Materialteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-5445 (URN)
Anmärkning
QC 20100528Tillgänglig från: 2006-03-08 Skapad: 2006-03-08 Senast uppdaterad: 2022-06-22Bibliografiskt granskad
6. Liquid Phase Sintering of Tungsten Composites under Microgravity: Effect of Matrix Composition
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Liquid Phase Sintering of Tungsten Composites under Microgravity: Effect of Matrix Composition
1992 (Engelska)Ingår i: Microgravity Q., Vol. 2, nr 4, s. 227-232Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Nationell ämneskategori
Materialteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-5446 (URN)
Anmärkning
QC 20100528Tillgänglig från: 2006-03-08 Skapad: 2006-03-08 Senast uppdaterad: 2022-06-22Bibliografiskt granskad
7. Liquid Phase Sintering of Tungsten Composites
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Liquid Phase Sintering of Tungsten Composites
1994 (Engelska)Ingår i: Conference proceedings of the Sefström Symposium, Stockholm: KTH , 1994, s. 293-304Konferensbidrag, Publicerat paper (Övrigt vetenskapligt)
Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Stockholm: KTH, 1994
Nationell ämneskategori
Materialteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-5447 (URN)91-7170-789-1 (ISBN)
Konferens
The Sefström Symposium in honour of the 175 year anniversary of the School of Metallurgy and Materials Science
Anmärkning
QC 20100528Tillgänglig från: 2006-03-08 Skapad: 2006-03-08 Senast uppdaterad: 2022-06-22Bibliografiskt granskad
8. Penetration of Tungsten Grain Boundaries by a Liquid Fe-Ni Matrix
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Penetration of Tungsten Grain Boundaries by a Liquid Fe-Ni Matrix
1995 (Engelska)Ingår i: International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, ISSN 0958-0611, Vol. 13, s. 173-179Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-5448 (URN)
Anmärkning
QC 20100528Tillgänglig från: 2006-03-08 Skapad: 2006-03-08 Senast uppdaterad: 2022-10-25Bibliografiskt granskad
9. Liquid Ni-Fe penetration and recrystallisation in tungsten
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Liquid Ni-Fe penetration and recrystallisation in tungsten
2003 (Engelska)Ingår i: International journal of refractory metals & hard materials, ISSN 0263-4368, Vol. 21, nr 3-4, s. 159-170Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Melt penetration in grain boundaries of solid tungsten has been investigated. Solid tungsten rods have been exposed to a nickel-iron melt saturated with tungsten and the penetration depth and the shape of the liquid channels have been examined. The solid tungsten samples have been treated in different ways like cold working, annealing and recrystallisation, before melt exposure. Important parameters for the penetration process are stresses, surface tensions, solution and kinetic effects. A new theoretical model for the penetration mechanism in cold worked samples is proposed. Rapid recovery of the grains in the penetrated areas of the cold worked samples was observed. This is discussed, as well.

Nyckelord
liquid penetration, tungsten, grain boundary, recrystallisation
Nationell ämneskategori
Teknik och teknologier
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-5449 (URN)10.1016/S0263-4368(03)00028-3 (DOI)000185117300007 ()2-s2.0-0041942744 (Scopus ID)
Anmärkning
QC 20100528Tillgänglig från: 2006-03-08 Skapad: 2006-03-08 Senast uppdaterad: 2022-10-25Bibliografiskt granskad
10. Liquid Penetration and Particle Separation during the Initial Stage of Liquid Phase Sintering
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Liquid Penetration and Particle Separation during the Initial Stage of Liquid Phase Sintering
2006 (Engelska)Ingår i: Metallurgical transactions. A, ISSN 0360-2133Artikel i tidskrift (Refereegranskat) In press
Nationell ämneskategori
Teknik och teknologier
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-5450 (URN)
Anmärkning
QC 20100528Tillgänglig från: 2006-03-08 Skapad: 2006-03-08 Senast uppdaterad: 2022-10-25Bibliografiskt granskad
11. Interaction behaviour between solid inclusions and solidification front and inclusion behaviour in iron base alloys during teeming and at deoxidation by the Kirkendall Effect
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Interaction behaviour between solid inclusions and solidification front and inclusion behaviour in iron base alloys during teeming and at deoxidation by the Kirkendall Effect
2006 (Engelska)Rapport (Övrigt vetenskapligt)
Serie
Trita-MG, ISSN 1104-7127
Nationell ämneskategori
Metallurgi och metalliska material
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-5451 (URN)
Anmärkning
QC 20100528Tillgänglig från: 2006-03-08 Skapad: 2006-03-08 Senast uppdaterad: 2022-06-22Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(748 kB)5477 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 748 kBChecksumma MD5
a3d83d95ebf759e26d0ab0aea3b5d4a90c3e6c5b01f012e917f98c96d3711371d19b06db
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Person

Eliasson, Anders

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Eliasson, Anders
Av organisationen
Keramteknologi
Metallurgi och metalliska material

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 5477 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

urn-nbn

Altmetricpoäng

urn-nbn
Totalt: 1896 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf