Problems fabricating cast magnesium matrix composites with aluminosilicate cenospheres

• Autorzy: Kamieniak J. , Braszczyńska-Malik K. N.

Warianty tytułu

PL

Problemy wytwarzania odlewanych kompozytów magnezowych z mikrosferami glinokrzemianowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The problems with fabricating magnesium matrix composites with aluminosilicate cenospheres were demonstrated. Two casting methods, typical stir-casting and vacuum casting processes were chosen to obtain AZ91 magnesium matrix composites with hollow cenospheres 63÷125 μm in diameter. In both methods, violent reactions between the components precluded the fabrication of the desired composites with undestroyed cenospheres. The main reaction products were oxides and an Mg2Si compound. The creation of a Ni-P coating on aluminosilicate cenospheres (by electroless plating method) in connection with the application of the vacuum casting process allowed the authors to obtain composites with cenospheres not filled by the matrix alloy. The proposed solution contributed to the fabrication of composites characterized by about 60 vol.% uniformly distributed cenospheres and a final material density equal to about 1.16 g/cm3.

PL

Przedstawiono problem z wytwarzaniem kompozytów magnezowych z mikrosferami glinokrzemianowymi. Zastosowano dwie metody odlewnicze, tj. mechanicznego mieszania oraz infiltracji podciśnieniowej, do otrzymania kompozytów na osnowie stopu magnezu AZ91 z pustymi wewnętrznie mikrosferami o średnicy 63÷125 μm. W obu metodach gwałtowne reakcje pomiędzy komponentami uniemożliwiały wytworzenie pożądanych kompozytów z nieuszkodzonymi mikrosferami. Głównymi produktami reakcji były tlenki oraz związek Mg2Si. Wytworzenie warstwy Ni-P na mikrosferach glinokrzemianowych (metodą bezprądowego osadzania) w połączeniu z metodą infiltracji podciśnieniowej pozwoliło na otrzymanie kompozytów z mikrosferami niewypełnionymi stopem osnowy. Proponowane rozwiązanie pozwoliło na wytworzenie kompozytów charakteryzujących się równomiernym rozmieszeniem 60% obj. mikrosfer i końcową gęstością materiału równą około 1,16 g/cm3.

Słowa kluczowe

EN

magnesium matrix composites; aluminosilicate cenospheres; fabrication processes; microstructure

PL

kompozyty magnezowe; mikrosfery glinokrzemianowe; proces wytwarzania; mikrostruktura

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 14, nr 4
• Strony: 214--218
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kamieniak J.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Materials Engineering, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Braszczyńska-Malik K. N.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Materials Engineering, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] Vassilev A.V., Menedez R., Alvarez D., Diaz-Somoano M., Martinez-Tarazona M.R., Phase-mineral and chemical composition of coal fly ashes as a basis for their multicomponent utilization. 1. Characterization of feed coals and fly ashes, Fuel 2003, 82, 1793-1811.
• [2] Vassilev A.V., Menedez R., Alvarez D., Diaz-Somoano M., Martinez-Tarazona M.R., Phase-mineral and chemical composition of coal fly ashes as a basis for their multicomponent utilization. 1. Characterization of ceramic cenosphere and salt concentrates, Fuel 2004, 83, 585-603.
• [3] Pichór W., Mars K., Godlewska E., Mania R., Mechanical Properties of metal-coated cenospheres, Kompozyty (Composites) 2010, 10(1), 149-153.
• [4] Pichór W., Properties of electroless Cu coated fly-ash cenospheres particles for smart cement-based composites, Kompozyty (Composites) 2009, 9(2), 164-169.
• [5] Deqing W., Ziyan S., Hong G., Lopez H.F., Synthesis of lead-fly-ash composites by squeeze infiltration Journal of Materials Synthesis and Processing 2001, 9, 247-251.
• [6] Roghtai P.K., Guo R.Q., Iksan H., Borchelt E.J., Asthana R., Pressure infiltration technique for synthesis of aluminum-fly ash particulate composite, Materials Science and Engineering 1998, 244A, 22-30.
• [7] Długosz P., Darłak P., Purgert M.R., Sobczak J., Synthesis of light composites reinforced with cenospheres, Kompozyty (Composites) 2011, 11(4), 288-293.
• [8] Zahi S., Daud A.R., Fly ash characterization and application in Mg-based Mg alloys, Materials and Design 2011, 32, 1337-1346.
• [9] Daoud A., About El-khair M.T., Abdel-Aziz M., Rohatgi P., Fabrication, microstructure and compressive behavior of ZC63 Mg-microballoon foam composites, Composites Science and Technology 2007, 67, 1842-1853.
• [10] Roghati P.K., Daoud A., Schultz B.F., Puri T., Microstructure and mechanical behavior of die casting AZ91D-Fly ash cenosphere composite, Composites: Part A, 2009, 40, 883-896.
• [11] Rohatgi P.K., Kim J.K., Guo R.Q., Robertson D.P., Gajdardzinska-Jasifovska M., Age-hardening characteristics of aluminum alloy-hollow fly ash composites, Metallurgical and Materials Transaction A 2002, 33A, 1541-1547.
• [12] Zhi-giu H., Si-rong Y., Mu-gin L., Microstructure and compressive properties of AZ91D/fly-ash cenospheres composites, Transactions of Nonferrous Metals Socitey of China 2010, 20, 458-462.
• [13] Liu J.A., Yu S.R., Huang Z., Ma G., Liu Y., Microstructure and compressive property of in situ Mg2Si reinforced Mg-microballoon composites, Journal of Alloys and Compounds 2012, 537, 12-18.
• [14] Aixiang Z., Weihao X., Jian X., Electroless Ni-P coating of cenospheres using silver nitrate activatior, Surface and Coating Technology 2005, 197, 142-147.
• [15] Zhang Q., Wu M., Zhao, Electroless nickel plating on hollow glass microspheres, Surface and Coating Technology 2005, 19, 213-219.
• [16] Meng X., Li D., Shen X., Liu W., Preparation and magnetic properties of nano-Ni coated cenosphere composites, Applied Surface Science 2010, 156, 3753-3756.
• [17] Kamieniak J., AZ91 magnesium matrix composites with aluminosilicate cenospheres, Doctoral Thesis, Czestochowa University of Technology, Czestochowa 2012.
• [18] Zlateva G., Atanssov A., Baleva M., Nicolova L., Raman scattering characterization of ion-beam synthesized Mg2Si, On the orientation growth of Mg2Si phase in (001) and (111) Si substrates, Plasma Processes and Polymers 2005, 3, 224-228.
• [19] Zlateva G., Atanssov A., Baleva M., Nicolova L., Abrashev M.V., Polarized micro-Raman scattering characterization of Mg2Si nanolayers in (001) Si matrix, Journal of Physics and Biophysics 2007, 19, 210-220.
• [20] Atanssov A., Zlateva G., Baleva M., Goranova E., Amov B., Raman scattering characterization of ion-beam synthesis Mg2Si, Influence of the technological conditions on the formation of the Mg2Si in (100) Si matrix, Plasma Processes and Polymers 2006, 3, 219-223.