Consolidation of Mg-SiC composites by spark plasma sintering

• Autorzy: Garbiec D.

Warianty tytułu

PL

Konsolidacja kompozytów Mg-SiC metodą iskrowego spiekania plazmowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Mg based MMCs are increasingly used in automotive and aerospace applications. In this paper, Mg-SiC composites were obtained by the spark plasma sintering method. Various volume contents of SiC particles (5, 10, 15, 20 and 30 vol.%) were used. The samples have near full density, over 98%, and SEM observations confirmed the near full density of the sintered compacts. However, there was an optimum SiC content above which agglomeration of the SiC particles in the microstructure of the composites occurred. Moreover XRD analyses showed that besides Mg and α-SiC, β-SiO2 (low-temperature β-quartz) and Mg2Si phases are also present. The mechanical tests results demonstrate that the hardness and compressive strength of the obtained composites tend to increase with an increasing SiC volume content at the expense of compressive strain. The best results of hardness (111 HV0.5) and compressive strength (346 MPa) were obtained by the Mg-30%SiC composite.

PL

Metalowe materiały kompozytowe na bazie Mg są coraz częściej wykorzystywane w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym. W niniejszej pracy do wytworzenia kompozytów Mg-SiC wykorzystano metodę iskrowego spiekania plazmowego. Zastosowano różne udziały objętościowe cząstek SiC (5, 10, 15, 20 i 30% obj.). Uzyskane spieki odznaczają się gęstością względną zbliżoną do gęstości materiału litego wynoszącą powyżej 98%, co potwierdziły obserwacje za pomocą SEM. Ponadto analiza XRD wykazała w strukturze poza Mg i α-SiC obecność faz β-SiO2 (kwarc niskotemperaturowy β) i Mg2Si. Wyniki badań właściwości mechanicznych wskazują, że twardość i wytrzymałość na ściskanie zwiększa się wraz ze wzrostem udziału objętościowego SiC przy jednoczesnym zmniejszeniu odkształcenia. Największą twardością (111 HV0,5) oraz wytrzymałością na ściskanie (346 MPa) odznacza się kompozyt Mg-30%SiC.

Słowa kluczowe

EN

Mg-SiC composite; spark plasma sintering; powder metallurgy; mechanical properties

PL

kompozyt Mg-SiC; iskrowe spiekanie plazmowe; metalurgia proszków; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 16, nr 2
• Strony: 74--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Garbiec D.

• Metal Forming Institute, ul. Jana Pawla II 14, 61-139 Poznan, Poland

Bibliografia

• [1] Muhammad W.N.Z.W., Sajuri Z., Mutoh Y., Miyashita Y., Microstructure and mechanical properties of magnesium composites prepared by spark plasma sintering technology, J. Alloys Compd. 2011, 509, 6021-6029.
• [2] Falcon-Franco L., Garcia-Villarreal S., Curiel F.F., Arizmendi-Morquecho A., Synthesis of magnesium metallic matrix composites and the evaluation of aluminum nitride addition effect, J. Alloys Compd. 2016, 663, 407-412.
• [3] Aydogmus T., Processing of interpenetrating Mg-TiNi composites by spark plasma sintering, Mater. Sci. Eng. A 2015, 624, 261-270.
• [4] Fida Hassan S., Nasirudeen O.O., Al-Aqeeli N., Saheb N., Patel F., Baig M.M.A., Magnesium-nickel composite: Preparation, microstructure and mechanical properties, J. Alloys Compd. 2015, 646, 333-338.
• [5] Huang S.-J., Ho Ch.-H., Feldman Y., Tenne R., Advanced AZ31 Mg alloy composites reinforced by WS2 nanotubes, J. Alloys Compd. 2016, 654, 15-22.
• [6] Labib F., Mahmudi R., Ghassemi H.M., Impression creep behavior of extruded Mg-SiCp composites, Mater. Sci. Eng. A 2015, 640, 91-97.
• [7] Matin A., Fereshteh Saniee F., Reza Abedi H., Microstructure and mechanical properties of Mg/SiC and AZ80/SiC nan-composites fabricated through stir casting method, Mater. Sci. Eng. A 2015, 625, 81-88.
• [8] Gupta M., Lai M.O., Saravanaranganathan D., Synthesis, microstructure and properties characterization of disintegrated deposited Mg/SiC composites, J. Mater. Sci. 2000, 35, 2155-2165.
• [9] Contreras A., López V.H., Bedolla E., Mg/TiC composites manufactured by pressureless melt infiltration, Scr. Mater. 2004, 51, 249-253.
• [10] Bettles C.J., Magnesium Powder Metallurgy: Process and Materials Opportunities, J. Mater. Eng. Perform. 2008, 17, 297-301.
• [11] Burke P., Kipouros G.J., Development of Magnesium Powder Metallurgy AZ31 Alloy Using Comercially Available Powders, High Temp. Mater. Processes (London) 2011, 30, 51-61.
• [12] Aldica G., Burdusel M., Popa S., Enculescu M., Pasuk I., Badica P., The influence of heating rate on superconducting characteristics of MgB2 obtained by spark plasma sintering, Physica C 2015, 519, 184-189.
• [13] Stelnacher M., Mrvar P., Zupanlc F., Interfaces in the magnesium-matrix composites, RMZ M&G 2013, 60, 239-247.
• [14] Braszczynska K.N., Litynska L., Zyska A., Baliga W., TEM analysis of the interfaces between the components in magnesium matrix reinforced with SiC particles, Mater. Chem. Phys. 2003, 81, 326-328.
• [15] Zhang L. M., Gu X. F., Zhang D. M., Yang M. J., SiCp/Al composites fabricated by spark plasma sintering, Ceram. Trans. 2006, 194, 133-141.
• [16] Malik M.A., Braszczynska-Malik K.N., Majchrzak K., Microstructural characterization of cast magnesium matrix composites by raman microscopy, Archives of Foundry Engineering 2013, 13, 95-98.
• [17] Slipenyuk A., Kuprin V., Milman Y., Goncharuk V., Eckert J., Properties of P/M processed particle reinforcement metal matrix composites specified by reinforcement concentration and matrix-to-reinforcement particle size ratio, Acta Mater. 2006, 54, 157-166.
• [18] Garbiec D., Siwak P., Jakubowicz J., The effect of heating rate and sintering time on properties of WC-6Co nanocrystalline composites produced by spark plasma sintering, Composites Theory and Practice 2015, 15, 48-53.
• [19] Moscicki T., Radziejewska J., Hoffman J., Chrzanowska J., Levintant-Zayonts N., Garbiec D., Szymanski Z., WB2 to WB3 phase change during reactive spark plasma sintering and pulsed laser ablation/deposition processes, Ceram. Int. 2015, 41, 8273-8281.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.