The effects of annealing on the microstructure and mechanical properties of Al–Zn–Mg–Cu–Si alloys fabricated by high-energy ball milling (HEBM) and spark plasma sintering (SPS) were investigated. The HEBM-free sintered alloy primarily contained Mg2Si, Q-AlCuMgSi, and Si phases. Meanwhile, the HEBM-sintered alloy contains Mg-free Si and θ-Al2Cu phases due to the formation of MgO, which causes Mg depletion in the Al matrix. Annealing without and with HEBM at 500oC causes partial dissolution and coarsening of the Q-AlCuMgSi and Mg2Si phases in the alloy and dissolution of the θ-Al2Cu phase in the alloy, respectively. In both alloys, a thermally stable α-AlFeSi phase was formed after long-term heat treatment. The grain size of the sintered alloys with and without HEBM increased from 0.5 to 1.0 μm and from 2.9 to 6.3 μm, respectively. The hardness of the sintered alloy increases after annealing for 1 h but decreases significantly after 24 h of annealing. Extending the annealing time to 168 h improved the hardness of the alloy without HEBM but had little effect on the alloy with HEBM. The relationship between the microstructural factors and the hardness of the sintered and annealed alloys is discussed.

TiCuNiAl quaternary amorphous alloy was prepared by high-energy ball milling process. A complete amorphization was confirmed for the composition of TiCuNiAl after milling for 30hrs. Differential scanning calorimetry showed a large super-cooled liquid region (T = T T, T and T: glass transition and crystallization onset temperatures, respectively) of 80 K. Prepared amorphous powders of TiCuNiAl were consolidated by spark-plasma sintering. Densification behavior and microstructure changes were investigated. Samples sintered at higher temperature of 713 K had a nearly full density. With increasing the sintering temperature, the compressive strength increased to fracture strength of 756 MPa in the case of sintering at 733 K, which showed a 'transparticle' fracture. The samples sintered at above 693 K showed the elongation maximum above 2%.

활석은 T-O-T 구조의 함수 마그네슘 층상규산염 광물로서, 화학적 안정성과 흡착성 등의 특성을 가지고 있어 다양한 산업분야에서 첨가제, 코팅제 등으로 활용되어 왔다. 최근 나노 복합체의 안정성 향상을 위한 첨가제로서 활석 나노입자가 각광받고 있다. 본 연구에서는 고에너지 볼 밀을 이용하여 기계적인 방법으로 활석 나노입자를 형성하고, 분쇄시간에 따른 입자크기 및 결정도의 변화를 알아보고자 하였다. X-선 회절 분석 결과, 분쇄가 진행됨에 따라 활석의 피크 폭이 점진적으로 증가하여720분 분쇄 후, 활석은 비정질에 가까운 X-선 회절패턴을 보여준다. 레이저회절 입도 분석 결과, 약12 μm이었던 활석의 입도는 분쇄가 진행됨에 따라 약 0.45 μm까지 감소하였으나, 120분 이상 분쇄를진행하여도 뚜렷한 입도의 감소가 관찰되지 않았다. 반면, BET 비표면적은 분쇄 720분까지 꾸준히 증가하여, 분쇄에 따른 입도 또는 형태의 변화가 지속적으로 일어남을 지시한다. 주사전자현미경 및 투과전자현미경 관찰 결과, 720분 분쇄 후 약 100~300 nm 내외의 층상형 입자들이 마이크로 스케일의응집체로 존재함을 확인하였다. 이와 같은 결과는 분쇄시간이 증가함에 따라 활석의 입자크기 및 형태는 지속적으로 변화하지만, 나노입자의 특성상 재응집이 일어나 마이크로 크기의 응집체를 형성하고 있음을 지시한다. 또한 활석의 분쇄에서 판의 크기, 즉 a축, b축 방향의 길이는 감소 한계가 존재하며, 분쇄가 진행될수록 판의 두께, 즉 c축 방향의 길이 감소가 주된 분쇄 메커니즘으로 생각된다. 본연구의 결과는 나노 활석의 형성 메커니즘에 대한 이해를 고양할 수 있을 것으로 기대된다.