Zmiany struktury w strefie międzyfazowej cząstka grafitu-stop AlSi6Cu4 w kompozycie metalowym po recyklingu

• Autorzy: Mitko M. , Tomczyński S.

Warianty tytułu

EN

Structural changes within the graphite particle-AlSi6Cu4 alloy interface zone in the recycled metal composite

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kompozyt wytworzony metodą mieszania i prasowania cząstek grafitu syntetycznego ze stopem odlewniczym AlSi6Cu4 (AK64) w stanie ciekło-stałym poddano recyklingowi poprzez ponowne przetopy oraz rozcieńczanie stopem osnowy. Uzyskano kompozyt o 5% udziale cząstek grafitu. Struktury kompozytu przed i po recyklingu pokazano na rysunku 1. Strefę międzyfazową cząstka grafitu-osnowa poddano badaniom metodami mikroskopii optycznej, mikroskopii elektronowej oraz mikroanalizie rentgenowskiej metodą cienkich folii. Obrazy elektronowe oraz wyniki mikroanalizy powierzchniowej i liniowej zamieszczono na rysunkach 2-5. Połączenie adhezyjno-mechaniczne cząstek grafitu z osnową metalową uzyskane w kompozycie złomowanym, otrzymanym poprzez mieszanie, następnie prasowanie, nawet podczas kilkukrotnego przetapiania i rozcieńczenia ciekłym stopem osnowy, zostało zachowane, a kompozyt można było odlewać grawitacyjnie. W strefie osnowy otaczającej cząstki grafitu nie zaobserwowano faz przejściowych. W wyniku przeprowadzonego recyklingu cząstki grafitu ulegają częściowemu rozkruszeniu, a przy ich powierzchni gromadzą się zanieczyszczenia. Rozkruszanie i rozwarstwianie cząstek grafitu jest także wynikiem zmiennych naprężeń powstających podczas zmian temperatury w trakcie przetopu i krzepnięcia kompozytu. W strefie graniczącej z cząstkami grafitu częściej występują obszary o wyższej zawartość tlenu, a w nich także skupiska bogate w Mn, Fe i Cu. Świadczy to o tendencji gromadzenia się wydzieleń tlenkowych na granicy rozdziału cząstka zbrójąca-osnowa. Mimo przestrzegania reżimu technologicznego w miarę zwiększania liczby przetopów i rozcieńczeń ilość tych zanieczyszczeń rośnie, gdyż nie można stosować zabiegów rafinacyjnych. Prowadzi to do degeneracji stref przejściowych i w konsekwencji znacznej utraty właściwości użytkowych tych kompozytów. Z tego względu liczba przetopów i rozcieńczeń, jakim może być poddany kompozyt, jest ograniczona.

EN

Composite material obtained by squeeze casting of the AlSi6Cu4 (AK64)alloy mixed with graphite particles has been recycled by subsequently repeated cycles of melting and diluting with the matrix alloy. Finally a composite containing 5% of graphite particles has been produced. Structures of composite before and after being recycled have been shown in Figure 1. The graphite particle-matrix alloy interface has been examined by means of optical and electron microscopy, and X-ray microanalysis using the thin foil method. SEM images and results of field and linear microanalyses are presented in Figures 2-5. The adhesive-mechanical bonding between graphite particles and metal matrix achieved in the initial composite obtained by mixing and squeeze casting has been retained even after several hours' course of melting and diluting, and the gravity casting of the resulting composite has been still possible. No intermediate phases have been found in the matrix zone enveloping the graphite particles. However, some graphite particles are crushed due to the recycling process and a sort of impurities gathers near their surface. Crushing and lamination of graphite particles is also induced by changing stresses which accompany temperature changes during repeated melting and solidifying of composite. The zone close to the graphite particles more frequently reveals the presence of oxygen-rich regions, and within them also Mn-, Fe-, or Cu-rich areas are found. This indicates the tendency of the oxide precipitates to concentrate at the reinforcing particle/matrix interface. Despite strictly observing the technological regime the quantity of these impurities grows with the growth of the number of melting and diluting cycles, because rafination processes cannot be employed. This process leads to the degeneration of the intermediate zones and in consequence to the significant loss of the serviceability of these composites. Therefore the composite can be subjected only to a restricted number of subsequent melting and diluting cycles.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; stop Al; cząstki grafitu; struktura; recykling

EN

recycling; composite; aluminium; alloy; graphite particles; structure

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 4, nr 10
• Strony: 159--163
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys.

Twórcy

autor

Mitko M.

• Politechnika Częstochowska, Katedra Odlewnictwa, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Tomczyński S.

• Politechnika Częstochowska, Katedra Odlewnictwa, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Mitko M., Aluminium Alloy Matrix Composites with Natural Graphite Particles Fabricated by Squeeze Forming Method, CAST COMPOSITES’95. Comimission 8.1.CIATF, Zakopane 1995, 43-46.
• [2] Braszczyński J., Tomczyński S., Mitko M., Konopka Z., Zyska A., Odlewane kompozyty metalowe, II Seminarium KOMPOZYTY’97, Teoria i praktyka, Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych, Częstochowa 12.12.1997, 85-92.
• [3] Sobczak N., Fizykochemiczne oddziaływanie wzajemne na granicy kontaktu różnych składników jako czynnik kształtujący strukturę i właściwości układów makroheterogenicznych, Materiały I Polskiej Konferencji nt. Metalowe materiały kom- pozytowe, Instytut Odlewnictwa, Kraków, 22- 23.10.1992.
• [4] Mitko M., Tomczyński S., Wtórny przerób kompozytów metalowych stop AK64 - grafit syntetyczny, Materiały II Międzynarodowej Sesji Naukowej nt. Nowe technologie i osiągnięcia w metalurgii i inżynierii materiałowej, Politechnika Częstochowska, Częstochowa, czerwiec 2001, 427-430.
• [5] Mitko M., Struktura strefy połączenia cząstka zbrojąca - osnowa metalowa w kompozycie stop AK64/grafit, Kompozyty (Composites) 2003, 3, 6, 142-147.