The effect of milling time and heat treatment on the synthesis of the Cr2AlC MAX phase

ABSTRACTSynthesis of the Cr2AlC MAX phase was investigated by mechanical alloying. Cr, Al, and C powders were milled and heat treated at temperature range of 500–1300°C for 1 h. X-ray diffraction and differential thermal analysis were used to study the reaction mechanisms and a scanning electron microscope was used to observe the microstructures. The Cr7C3 and Cr–Al compounds were formed by reactions among the initial elements. These compounds transformed to the Cr2AlC phase by increasing the temperature. The maximum amount of Cr2AlC phase was equal to 97.23 wt.%, which was related to the sample with 45 h of ball milling and subsequent heat treatment at temperature of 700°C. DTA results showed a major exothermic peak at about 685°C, which represents the formation of the Cr2AlC . This indicates that most conversions are completed in a single stage, below the temperature of 800°C.On a étudié la synthèse de la phase Cr2AlC MAX par mécanosynthèse des poudres de Cr, Al et C. À cette fin, on a broyé le mélange de poudres de Cr, Al et C avec un broyeur planétaire à boulets. Ensuite, on a effectué le traitement thermique des échantillons dans la plage de température de 500 à 1300°C pendant 1 h. On a utilisé l’analyse par diffraction des rayons X et l’analyse thermique différentielle pour étudier la composition des phases et les mécanismes de réaction et l’on a utilisé un microscope électronique à balayage pour observer les microstructures. La phase Cr7C3 et des composés intermétalliques Cr-Al se sont formés par des réactions entre les éléments initiaux. Ces composés se sont transformés graduellement en phase Cr2AlC MAX avec l’augmentation de la température. La quantité maximale de la phase Cr2AlC MAX était égale à 97.23% en poids, ce qui est relié à l’échantillon avec 45 h de broyage à boulets et un traitement thermique subséquent à une température de 700°C. Les résultats de DTA ont montré un pic exothermique majeur à environ 685°C, qui représente la formation de la phase Cr2AlC. Ceci indique que la plupart des conversions se sont complétées en une seule étape, en dessous de la température de 800°C.KEYWORDS: Cr2AlC MAX phasemechanical alloyingintermetallic compoundsheat treatmentphase analysisThermodynamicsDTAMicrostructure Disclosure statementNo potential conflict of interest was reported by the author(s).