Wpływ atmosfery spiekania oraz zawartości fazy umacniającej SiC na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne kompozytów AlCu-Si

• Autorzy: Wąsik A. , Leszczyńska-Madej B. , Madej M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/67.2016.7.5

Warianty tytułu

EN

The influecne of sintering atmosphere and reinforcing phase content on microstructure and mechanical properties OF AlCu-SiC composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań, których celem było określenie wpływu atmosfery spiekania na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne kompozytów na osnowie stopu aluminium Al4Cu z dodatkiem fazy umacniającej w postaci cząstek węglika krzemu, dodanego w ilości 2,5; 5; 7,5 oraz 10% wag. SiC. Kompozyty AlCu-SiC zostały otrzymane metodą konwencjonalnej metalurgii proszków. Zastosowano dwa rodzaje atmosfer do spiekania: azot oraz próżnię. Kształtki spiekano w temperaturze 600°C przez 1 godz. Dodatkowo kompozyty poddano operacji doprasowania i ponownego spiekania, przy zastosowaniu takich samych parametrów procesu, w celu lepszego zagęszczenia otrzymanych spieków. Uzyskane kompozyty poddano pomiarom gęstości, twardości metodą Brinella, próbie trójpunktowego zginania oraz obserwacjom mikrostrukturalnym. Do obserwacji mikrostruktury wykorzystano mikroskop świetlny (LM) oraz elektronowy mikroskop skaningowy (SEM). Zastosowanie atmosfery azotu w procesie spiekania kompozytów AlCu-SiC skutkowało formowaniem azotków aluminium (AlN), co ma korzystny wpływ na otrzymane właściwości mechaniczne, które były wyższe niż dla kompozytów spiekanych w próżni. Stwierdzono wzrost twardości badanych kompozytów wraz ze wzrostem zawartości cząstek SiC. Jakkolwiek, zastosowanie małych cząstek fazy umacniającej SiC (> 2 μm) przyczyniło się do lokalnego tworzenia aglomeratów cząstek węglika krzemu.

EN

The main purpose of the work was to determine the influence of sintering atmosphere on microstructure and mechanical properties of aluminium alloy AI4Cu matrix composites with the addition of reinforcing phase in the form of silicon carbide particles added in an amount of 2.5; 5; 7.5 and 10 wt % ofSiC. AlCu-SiC composites were obtained using conventional powder metallurgy methods. Nitrogen atmosphere and vacuum were applied in the sintering process. Samples were sintered at 60CfCfor1 hour. Additionally the composites were re-pressed and re-sintered under the same con¬dition in order to better densification of obtained sinters. Fabricated composites were subjected to density, hardness and bending strength meas¬urements. For microstructure observation the light and scanning electron microscopy were used. Application of nitrogen atmosphere in sintering process of A/Cu-SiC composites resulted in formation of aluminium nitrides (AIN), what has a favorable influence on obtained mechanical properties, which are higher than after sintering in vacuum. The increase of hardness with increase of SIC particles content was observed. However, introduction small size of reinforcing phase (> 2 urn) into the matrix contributed to the formation of agglomeration of si/icon carbide particles.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty; aluminium; węglik krzemu; metalurgia proszków; atmosfera spiekania

EN

composites; aluminium; silicon carbide; powder metallurgy; sintering atmosphere

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne Recykling
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 61, nr 7
• Strony: 307--313
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Wąsik A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Metali Nieżelaznych

autor

Leszczyńska-Madej B.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Metali Nieżelaznych

autor

Madej M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Inżynierii Metali i Ijnformatyki Przemysłowej, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Fathy Adel, A. Sadoun, M. Abdelhameed. 2004. "Effect of matrix/ reinforcement particie size ratio (PSR) on the mechanical properties of extruded Al-SiC composites". The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 73: 1049-1056.
• [2] Leszczyńska-Madej Beata. 2013. “The effect of sintering temperature on microstructure and properties of Al-SiC composites". Archives of Metallurgy and Material 58 910: 43-48.
• [3] Leszczyńska-Madej Beata, Anna Tylek, Mateusz Wąsik. 2015. "Mikrostruktura i właściwości kompozytów na osnowie stopu aluminium umacnianych węglikiem krzemu". Rudy i Metale Nieżelazne, Recykling 60 (5): 218-226.
• [4] Mirle Krishne Gowda Surappa. 2003. "Aluminium matrix composites: Challenges and opportunities". Sadhana 28 (1/2): 319-334.
• [5] Pieczonka Tadeusz. 2010. Powder Metallurgy Processing of Aluminium, Polish metallurgy 2006-2010 in time of the worldwide economic crisis. W Committee of Metallurgy of the Polish Academy of Sciences, 37-57. Publishing House “AKAPIT".
• [6] Pieczonka Tadeusz, Gácsi Z., Kretz F., Kovács J. 2004. "Sintering behaviour of Al-SiC powder mixtures controlled by dylatometry". Euro PM2004: 95-100.
• [7] Pieczonka Tadeusz, Jan Kazior. 2014. "Sintering Atmosphere Effects on the Densification of Al-SiC Compacts". International Journal of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering 8 (4): 285-288.
• [8] Ramesh KC, R. Sagar. 1999. “Fabrication of Metal - Matrix Composite Automotive Parts", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 15: 114-118.
• [9] Schaffer Graham, B.J. Hall. 2002. "The Influence of the Atmosphere on the Sintering of Aluminium". Metallurgical and Materials Transactions A 33A: 3279-3284.
• [10] Schubert Thomas, Tadeusz Pieczonka, Stefan Baunack, Bernd Kieback. 2005. "The Influence of the Atmosphere and Impuritieson the Sintering Behaviour of Aluminium". Euro PM2005 Congress Technical Presentations - Volume 1, Sintering I.
• [11] Tylek Anna, Beata Leszczyńska- Madej, Albert Zygiert. 2015. "The influence of process parameters on microstructure and mechanical properties of PM Al+4 wt.%Cu alloy". Key Engineering Materials 682: 252-258.