Testing of Sinters Made of Copper Powders Coated with Carbon Structure Containing Graphene

• Autorzy: Rajkowski Kamil , Majewski Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.9339

Warianty tytułu

PL

Badania spieków wykonanych z zastosowaniem proszków miedzi pokrytej strukturą węglową zawierającą grafen

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of preliminary tests on specimens made from mixtures of dendritic copper powder (CuE) with the graphene-coated copper powder (CuG) in a range from 20% to 100% (CuG). The properties of the powder mixtures, green compacts and sinters were determined. To study the properties of the powder mixtures, the following tests were carried out: a measurement of the CuG powder grain size after the grinding process, measurements of the bulk density and tap density of the prepared powder mixtures. The porosity of the produced green compacts and the sinters was calculated as well as the densification capabilities of the powder mixtures by die pressing, cold isostatic pressing and sintering in a reducing atmosphere were tested. Moreover, the nature of the porosity formation was analysed using an optical microscope and the Brinell hardness was determined. The measured Brinell hardness was in the range of 17 HB for sinters made from CuG to 34 HB for sinters made from a 20% CuG powder mixture. More than six hundred measurements that were made in this study show that the high CuG content in the powder mixture reduces the hardness of the sinters as well as increase their porosity.

PL

W artykule zostały przedstawione wyniki wstępnych badań próbek wykonanych z mieszanin proszku miedzi dendrytycznej (CuE) z proszkiem miedzi pokrytym strukturą węglową zawierającą grafen (CuG) w przedziale od 20% do 100% (CuG). W ramach badań określone zostały właściwości mieszaniny proszków, wyprasek oraz spieków, składające się na opis badanego materiału. W celu zbadania właściwości mieszanin proszków zostały wykonane następujące badania: pomiar wielkości ziaren proszku CuG po procesie rozdrabniania, pomiar gęstości nasypowej oraz nasypowej z usadem przygotowanych mieszanin. Obliczono porowatość wytworzonych wyprasek, a następnie spieków oraz sprawdzono możliwości zagęszczania się otrzymanych mieszanin poprzez zastosowanie prasowania matrycowego, prasowania izostatycznego na zimno oraz spiekania w atmosferze redukującej. Dokonano również analizy powierzchni wykonanych próbek pod kątem charakteru powstałych porów za pomocą mikroskopu optycznego oraz określono twardość próbek metodą Brinella. Zmierzona twardość próbek mieści się w zakresie od 17HB dla spieków wykonanych wyłącznie z CuG do 34HB dla spieków wykonanych z mieszanki zawierającej 20% CuG. W ramach badań wykonanych zostało ponad sześćset pomiarów, których wyniki pokazują, że duża zawartość CuG w mieszaninie proszkowej zmniejsza twardość otrzymanych z niej spieków oraz zwiększa ich porowatość.

Słowa kluczowe

EN

mechanical engineering; material engineering; powder metallurgy; sintered copper; graphene

PL

inżynieria mechaniczna; inżynieria materiałowa; metalurgia proszków; spieki miedzi; grafen

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 12, Nr 2 (44)
• Strony: 75--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rajkowski Kamil

• Military University of Technology, 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0547-8321+

autor

Majewski Tomasz

• Military University of Technology, 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Rongrong Jiang, Zhou Xufeng, Fang Qile, Liu Zhaoping. 2016. “Copper-graphene bulk composites with homogeneous graphene dispersion and enhanced mechanical properties”. Materials Science & Engineering : A. 654 : 124-130.
• [2] Lee Chihkung, Xiaoding Wei, Jefrey W. Kysar, James Hone. 2008. “Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene”. Science 321 (5887) : 385-388.
• [3] Chen Shen, Oyadiji Olutunde S. 2020. “The Processing and Analysis of Graphene and the Strength Enhancement Effect of Graphene-based Filler Materials: A Review”. Materials Todays Physics 15 : 100257.
• [4] Dandan Zhang, Zhan Zaiji. 2016. “Preparation of graphene nanoplatelets-copper composites by a modified semi-powder method and their mechanical properties”. Journal of Alloys and Compounds 658 : 663-671.
• [5] Chu Ke, Jia Cheng Chang. 2014. “Enhanced strength in bulk graphene-copper composites”. Physica Status Solidi a-Applications and Materials Science 211 (1) : 184-190.
• [6] Dandan Zhang, Zhan Zaiji. 2016. “Strengthening effect of graphene derivatives in copper matrix composites”. Journal of Alloys and Compounds 654 : 226-233.
• [7] Majewski Tomasz, Adam Jackowski. 2018. “Use of Graphene for Shaped Charge Liner Materials”. Problemy Mechatroniki. Uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa - Problems of mechatronics. Armament, Aviation, Safety Engineering 9 (3) : 15-28.
• [8] Majewski Tomasz, Marcin Sarzyński, Judyta Sienkiewicz, Jerzy Szawłowski, Tomasz Babul, Sylwester Jończyk. 2019 . “Copper-Graphene Composite Materials: Manufacturing Technology and Properties” Problemy Mechatroniki. Uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa - Problems of mechatronics. Armament, Aviation, Safety Engineering 10 (4) : 29-46.