XRD and XANES study of reactions in particulate Al–Mg alloy composites

Abstract

Reactivity in stir cast Al Uju Mg alloy composites reinforced with fly ash was investigated by means of X‐ray diffraction (XRD) and X‐ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy at Al and Si K‐edges. High purity Al, α‐Al₂O₃, MgAl₂O₄ (spinel), MgO and SiO₂ powders were used as reference materials in the XANES investigation. The XRD and XANES data acquired from the raw fly ash used in making the composites were compared with fly ash particles extracted from the as cast composites. The major reaction product formed during fabrication of the composites was spinel. The XANES technique was useful in verifying the presence of various oxides in raw and extracted fly ash particles.

On a investigué la réactivité de composites de l’alliage Al–Mg renforcé avec des cendres volantes et moulé par agitation, au moyen de la diffraction des rayons X (XRD) et de la spectroscopie de structure près du front d’absorption des rayons X (XANES) aux seuils K de l’Al et du Si. On a utilisé des poudres d’Al, d’Al₂O₃‐α, de MgAl₂O₄ (spinelle), de MgO et de SiO₂ de haute pureté comme matériaux de référence dans l’investigation par XANES. On a comparé les données de XRD et de XANES acquises à partir des cendres volantes brutes utilisées dans la fabrication des composites, avec les particules de cendres volantes extraites des composites de brut de coulée. Le produit de réaction majeur formé lors de la fabrication des composites était le spinelle. La technique de XANES était utile dans la vérification de la présence d’oxydes variés dans les particules de cendres volantes brutes et extraites.

Keywords:

• Al–Mg alloy
• Fly ash
• Metal matrix composites
• XANES
• XRD
• Reactivity

The financial support given to Professor I. N. A. Oguocha by the University of Saskatchewan is gratefully acknowledged. Part of this research was performed at the CLS, which is supported by NSERC, NRC, CIHR and the University of Saskatchewan. The authors would like to thank R. Blyth, T. Regier, L. Zuin and Y. Hu for their technical assistance.