Charakterystyka właściwości kompozytu AK52/SiC uzyskanego metodą impulsowo-plazmowego spiekania

• Autorzy: Suśniak M. , Kołacz D. , Lis M. , Karwan-Baczewska J. , Skrzekut T.

Warianty tytułu

EN

Characteristics of AK52/SiC aluminium composite made by spark plasma sintering method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Prezentowane wyniki obejmują badania strukturalne, pomiary twardości i mikrotwardości oraz badania wytrzymałości na ściskanie kompozytu AK52/SiC otrzymanego metodami metalurgii proszków. Materiał wyjściowy wytworzono z wiór stopu AK52 (AlSi5Cu2) z dodatkiem węglika krzemu (SiC) w procesie mechanicznej syntezy. Uzyskano drobnoziarnisty proszek o jednorodnym rozmieszczeniu twardych cząstek ceramicznych w osnowie aluminium. Proces konsolidacji przeprowadzono metodą impulsowo-plazmowego spiekania, co w krótkim czasie pozwoliło otrzymać wypraski o dobrych właściwościach mechanicznych i jednorodnej strukturze. Dodatek twardych cząstek SiC powoduje wzrost twardości i wytrzymałości wytworzonych próbek. Analiza strukturalna potwierdziła jednorodną strukturę i drobnoziarnistość otrzymanych wyprasek.

EN

The paper presents investigations on possibility of using powder metallurgy processing for producing a composite structure, obtained by introducing SiC into recycled aluminium alloy by means of spark plasma sintering. The mixtures of SiC (0 and 20 wt% ) particles and AK52 (AlSi5Cu2) aluminum alloy chips were subjected to mechanical alloying throughout 40 hours. This lead to homogenous composite powder with particle size of about 3 mm, granular shape and uniform distribution of reinforcement particles into aluminum matrix. Higher amount of silicon carbide and longer time of processing allow to obtain a final overall microhardness of about 500 HV0.025. This is basically due to the strain hardening effect during MA and to the achievement of an homogeneous distribution of reinforcement in the composite powder. The prepared and identified powder mixtures (AK52+ (0 and 20 wt%) SiC) were finally densified by the spark plasma sintering method. The powders were embedded into the matrix with graphite cover and sintered at 450 [degrees]C, under 32 MPa by 5 min. The porosity investigations show that the AK52+20SiC consolidated compact was fully densified under these consolidation conditions while powders without addition of SiC has higher porosity results. The microstructure of compacted powders was examined by scanning electron microscopy (SEM) and light optical microscopy and reveals uniform structure of sintered composite powder. The Vickers hardness (HV5) tests increases with the addition of SiC particles. Hardness is a property related to the material resistance against plastic deformation which was confirmed by compression test. Content of SiC addition allows to increase stress but ductility of composite samples is still very low. Spark plasma sintering process is an effective consolidation method to obtain dense AK52/SiC composites with homogeneous structure and advanced mechanical properties.

Słowa kluczowe

PL

recykling; kompozyt aluminiowy; metalurgia proszków; mechaniczna synteza; spiekanie impulsowo-plazmowe (PPS)

EN

recycling; Al-SiC composite; powder metallurgy; mechanical alloying; spark plasma sintering

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 58, nr 8
• Strony: 447--453
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Suśniak M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Katedra Struktury i Mechaniki Ciała Stałego, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Kołacz D.

• nstytut Metali Nieżelaznych, Zakład Inżynierii Materiałowej i Metalurgii i Proszków, Gliwice

autor

Lis M.

• Instytut Metali Nieżelaznych, Zakład Inżynierii Materiałowej i Metalurgii i Proszków, Gliwice

autor

Karwan-Baczewska J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Katedra Struktury i Mechaniki Ciała Stałego, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Skrzekut T.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Katedra Struktury i Mechaniki Ciała Stałego, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Pandi M., Muthusamy S.: A Review on Machining and Tribological Behaviors of Aluminium Hybrid Composites. Procedia Engineering 2012, nr 38, s. 1399-1408.
• 2. O'Donnell G.: Looney L.: Production of aluminium matrix composite components using conventional PM technology. Materials Science & Engineering, 2001, A303, s. 292-301.
• 3. Kurtyka P., Ryłko N.: Structure analysis of the modified cast metal matrix composites by use of the RVE theory. Archives of Metallurgy and Materials, 2013, t. 2, nr 58, s. 357-360.
• 4. Suryanarayana C.: Mechanical alloying and milling. Progress in Materials Science 2001, nr 46, s. 1-184.
• 5. Zhao N., Nash P., Yang X.: The effect of mechanical alloying on SiC distribution and properties of 6061 aluminum composite. Journal of Materials Processing Technology, 2005, nr 170, s. 586-592.
• 6. Lityńska-Dobrzyńska L., Dutkiewicz J., Maziarz W., Rogal Ł.: TEM and HRTEM studies of ball milled 6061 aluminium alloy powder with Zr addition. Journal of Microscopy, 2010, nr 237, s. 506-510.
• 7. Ramesh C. S., Pramod S., Keshavamurthy R.: A study on microstructure and mechanical properties of Al 6061–TiB2 in-situ composites. Materials Science and Engineering A, 2011, nr 528, s. 4125-4132.
• 8. Onoro J., Salvador M. D., Cambronero L. E. G.: High-temperature mechanical properties of aluminium alloys reinforced with boron carbide particles. Materials Science and Engineering A, 2009, nr 499, s. 421-426.
• 9. Lech-Grega S., Boczkal S.: Iron phases in model Al-Mg-Si-Cu alloys. Materials Science Forum, 2011, nr 674, s. 135÷140.
• 10. Nowacki J.: Spiekane metale i kompozyty z osnową meta-liczną. WNT, Warszawa, 2005.
• 11. Ogel B, Gurbu R.: Microstructural characterization and tensile properties of hot pressed Al-SiC composites prepared from pure Al and Cu powders. Materials Science and Engineering A, 2001, nr 301, s. 213-220.
• 12. http://sciencetomorrow.biz/15.html
• 13. Fleury E., Lee J. H., Kim S. H., Kim W. T., Kim J. S., Kim D. H.: Spark Plasma Sintering of Al-Si-Cu-Fe Quasi-Crystalline Powder. Metallurgical and Materials Transactions A, 2003, t. 13, nr 34, s. 841-849.
• 14. Modzelewska G.: Nowoczesne metody badań proszków me-tali nieżelaznych. Rudy Metale 1999. t. 44, nr 6, s. 302÷308.
• 15. Webb P. A., Orr C.: Analytical Methods in Fine Particle Technology. Micrometric Instrument Corp., 1997.
• 16. http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=spark_ plasma_sintering
• 17. Suśniak M., Karwan-Baczewska J., Dutkiewicz J., Actis Grande M., Rosso M.: Structure Investigation of Ball Milled Composite Powder Based on AlSi5Cu2 Alloy Chips Modified by SiC Particles. Archives of Metallurgy and Materials 2013, nr 58, s. 437-441.
• 18. Suśniak M., Karwan-Baczewska J., Dutkiewicz J., Actis Grande M.: Structural analysis of composite powders obtained from recycled material. Inżynieria Materiałowa 2012, nr 186, s. 86-89.