Próby tłoczenia powłok z porowatego kompozytu Cu-Al2O3

• Autorzy: Cyunczyk A. , Sieniawski J.

Warianty tytułu

EN

Cupping tests of porous composite Cu-Al2O3

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Właściwości mechaniczne, a szczególnie plastyczność porowatych metali i stopów zależy nie tylko od udziału objętościowego porów, ale również od ich geometrii (kształtu, wielkości i rozkładu porów w osnowie). Pod tym względem można dopatrywać się analogii między spiekanymi materiałami porowatymi, a żeliwami, gdyż wtrącenie grafitu w żeliwie podobnie jak pory w spieku stanowią wewnętrzne karby w materiale. Na podstawie porównania właściwości mechanicznych żeliw szarych i żeliw sferoidalnych można wnioskować, że doprowadzenie do zmiany kształtu porów z nieregularnego w sferoidalny pozwoli poprawić zdolność spieków do odkształceń plastycznych na zimno. Niniejsza praca jest próbą weryfikacji tej tezy w odniesieniu do obróbki plastycznej polegającej na tłoczeniu powłok z porowatego kompozytu. Przedmiotem badań był dyspersyjnie umocniony kompozyt Cu-Al2O3. Proszek kompozytu zawierający 1% obj. Al2O3 wytwarzano, scalając proszek miedzi z proszkiem tlenku glinu, przy wykorzystaniu techniki mechanicznego stopowania. Zastosowano niekonwencjonalny sposób mechanicznego stopowania, który polega na wielokrotnym powtórzeniu dwóch operacji: prasowania proszków w matrycy i zdzierania pilnikiem uzyskanej wypraski na proszek. Technika ta została opisana we wcześniejszej pracy [3]. Proszek kompozytu był następnie prasowany na zimno w matrycy i spiekany. Zastosowano dwa warianty spiekania, a mianowicie: spiekanie swobodne wyprasek oraz tzw. spiekanie pod ciśnieniem wewnętrznym. W tym drugim przypadku formowano wypraski o porach zamkniętych, a uwięziony w nich gaz wykorzystano podczas spiekania do aktywowania procesu i ukształtowania porów o postaci sferoidalnej. W tym zakresie wykorzystano wcześniejsze doświadczenia własne [4-6). Przygotowano próbki o kształcie krążków o średnicy 60 mm i grubości od l do 2 mm. Porowatość próbek zaprojektowano w granicach od 10 do 23%. Tłoczenie spieków przeprowadzano w przyrządzie do prób miseczkowania (rys. 2). Podczas prób rejestrowano przebieg siły tłoczenia (rys. 3). Graniczna porowatość spieków, przekroczenie której w górę nie pozwala na uzyskanie prawidłowych wytłoczek, okazała się większa w przypadku próbek spiekanych pod ciśnieniem wewnętrznym niż próbek spiekanych swobodnie. Zatem sferoidyzacja porów (rys. 4), towarzysząca spiekaniu pod ciśnieniem wewnętrznym, poprawia zdolność porowatego kompozytu do odkształcenia plastycznego na zimno. W przypadku wszystkich spieków graniczna porowatość rośnie ze zmniejszeniem grubości tłoczonych próbek. Siła tłoczenia nieznacznie rośnie ze wzrostem gęstości spieków (rys. 5).

EN

It is well-known that mechanical properties, especially plasticity of porous metals nad alloys is strongly dependent not only on the volume fraction of porosity but also upon a pore geometry (shape, size and distribution of pores). Sintered materials are in many respects similar to cast iron materials, since the graphite and pores cinstitute internal notches. It is commonly known that the notching effect is very high in grey cast iron with the graphite lamellae and mild in spheroidal cast iron with the spheroidal graphite forms. So, for the sake of the mechanical properties of porous bodies, a change from irregular to spheroidal shape of pores is desirable. In this paper a preliminary investigation upon a cold stamping of sintered porous bodies is described. Dispersion strengthened Cu-Al2O3 composite was the object of an experimental. Elemental powders of copper and alumina were used as starting materials. Composite powder: copper + 1vol.% alumina was prepared by mechanical alloying (MA). A nontraditional variant of MA which is founded in repetition of powders pressing and compact filing was applied. This techniąue is described in the earlier work [3]. The MA-ed powder was cold pressed and then sintered. Two conditions for sintering were applied namely free sintering and sintering under inner pressure. During sintering under inner pressure the energy of compressed gas in closed pores is utilized for activation of sintering and alteration of pore shape from irregular to spheroidal shape [4-6]. Disk samples of 60 mm diameter and 1-2 mm in thickness were obtained. Porosity of sintered samples was closed within the range of 10-23%. Samples were stamped incupping test attachment (Fig. 2). The results arę collected at Table 1. The force of stamping was recorded (Fig. 3). A limiting porosity, above which the correct drawpiece is not obtained, is greater for samples sintered under inner pressure than for samples sintered free. So, the spheroidization of pores (Fig. 4) during sintering under inner pressure is a cause of increase the plasticity of sintered composite. In both cases this limiting porosity rises with decreasing of the sample thickness. The force of stamping slightly depends on the density of samples (Fig. 5).

Słowa kluczowe

PL

metalowe materiały kompozytowe; ciało porowate; kształt porów; próba miseczkowania

EN

metal matrix composite; porous body; shape; pores; cupping test

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 3, nr 8
• Strony: 392--396
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cyunczyk A.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Materiałoznawstwa, ul. Pola 2, 35-959 Rzeszów

autor

Sieniawski J.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Materiałoznawstwa, ul. Pola 2, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• [1] Andriejewskij R.A., Swojstwa spieczennych tieł, Poroszkowaja Mietałłurgija 1982, 1, 37-42.
• [2] Formanek B., Maciejny A., Szopiński K., Olszówka-Myalska A., Kompozytowe materiały proszkowe otrzymywane metodą mechanicznego stopowania, Inżynieria Materiałowa 1999, 3-4, 137-143.
• [3] Cyunczyk A., Wytwarzanie proszku kompozytu Cu-Fe-Al2O3, Kompozyty (Composites) 2001, 1, 2, 151-154.
• [4] Cyunczyk A., Wolicka T., Struktura i właściwości metali spiekanych pod ciśnieniem wewnętrznym, XII Konf. Sprawozdawcza Komitetu Metalurgii PAN, Metalurgia ’98, Krynica 23-26.09.1998, 577-578.
• [5] Cyunczyk A., Struktura metalu po spiekaniu kształtującym, Inżynieria Materiałowa 1990, 4, 99-102.
• [6] Cyunczyk A., Kształtowanie ciśnieniem wewnętrznym spieków z kompozytu Cu-Al2O3, Obróbka Plastyczna Metali 2001, 5, 35-42.