Zachowanie się kompozytów MgZn6-SiCp w próbie ściskania

• Autorzy: Braszczyńska-Malik K.N. , Chmielowiec P.

Warianty tytułu

EN

Behaviour of MgZn6-SiCp composites during compression test

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań własności mechanicznych kompozytów poddanych próbie jednoosiowego ściskania. Osnowę kompozytów stanowił stop Mg - 6% wag. Zn. Badane kompozyty były umacniane zmiennym udziałem wagowym cząstek węglika krzemu, wynoszącym 10, 20 i 30% wag. Kompozyty wytworzono prostą i niedrogą metodą odlewniczą, polegającą na mechanicznym mieszaniu ciekłego metalu z wprowadzonymi cząstkami w atmosferze ochronnej. Otrzymane kompozyty charakteryzowały się jednorodnym rozmieszczeniem fazy umacniającej w objętości osnowy. Ponadto, komponenty nie wykazywały tworzenia warstw reakcyjnych na granicy cząstka/osnowa. Osnowa kompozytów składała się z roztworu stałego cynku w magnezie (faza [alfa]) oraz eutektyki [alfa]+[beta] utworzonej w przestrzeniach międzydendrytycznych. Wartość umownej granicy plastyczności kompozytu zawierającego 10% wag. cząstek SiC wyniosła 110 MPa. Wytrzymałość na ściskanie kompozytu była natomiast równa 344 MPa. Wzrastający dodatek cząstek fazy umacniającej kompozyt powodował obniżenie wartości odkształcenia plastycznego przenoszonego przez materiał (rys. 2) w próbie ściskania. Rosnący udział wagowy cząstek SiC spowodował również wzrost wskaźników mechanicznych kompozytu. Zarówno umowna granica plastyczności, jak i wytrzymałość na ściskanie kompozytów wzrastały (rys. 3) wraz z rosnącym udziałem fazy wzmacniającej. W pracy zamieszczono także wyniki analiz przebiegu ścieżek pękania, powstałych w wyniku działania maksymalnych naprężeń ścinających (rys. rys. 4 i 5). Pęknięcia powstające w badanym materiale kompozytowym rozprzestrzeniały się po fazach stopu osnowy bez udziału granic rozdziału cząstka/osnowa, co świadczy o silnym połączeniu osnowy i fazy wzmacniającej kompozyt. W czasie badań nie obserwowano pęknięć rozprzestrzeniających się od cząstek SiC do osnowy czy przebiegających po granicach rozdziału pomiędzy cząstkami a osnową kompozytu.

EN

The results of mechanical testing of magnesium matrix composites under compression have been presented. The Mg - 6 wt.% Zn alloy was used as a composite matrix. The investigated composites were reinforced with different amount of silicon carbide particles, namely 10, 20 and 30 wt.% of SiCp. A simply and non-expensive casting method involving mechanical mixing of liquid metal and the introduced particles under the protective atmosphere was used to obtain the investigated materials. The resulted composites were characterized by uniform distribution of silicon carbide particles within the matrix alloy. Moreover, the components did not reveal creation of a reaction layers at the matrix/particles interfaces (Fig. 1). The matrix alloy was composed of a solid solution of zinc in magnesium ([alpha] phase) and a eutectic of [alpha]+[beta] phases located in interdendritic spaces. The yield strength value of composite reinforced with 10 wt.% of SiC particles was 110 MPa. The ultimate compressive strength of the composite was equaled to 344 MPa, what was shown in Figure 2. Increase the weight fraction of the reinforced phase caused a decrease in the plastic strain carried by the composites. However, it increased the values of the mechanical parameters measured during compression tests. Both of the parameters (the proof stress and the ultimate compressive strength) increased with the weight fraction of SiC particles (Fig. 3). In this paper the results of examination of the cracking path of the composites have been also described. The main cracking path followed the direction of the maximum shearing stress (Figs 4 and 5). The cracks in the tested composites, that arose during compression, propagated in the magnesium alloy matrix avoiding the interfaces between the SiC particles and matrix. This proves the strong connection between the metal matrix and the reinforcing phase. The performed analyses of the composite microstructure after compression tests did not reveal any cracks propagation at the matrix/particles interfaces or from the SiC particles to matrix.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; osnowa metalowa; cząstka ceramiczna; próba ściskania

EN

metal matrix composite; ceramic particle; compression test

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 5, nr 1
• Strony: 99--103
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys.

Twórcy

autor

Braszczyńska-Malik K.N.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Chmielowiec P.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Chua B.W., Lu L., Lai M.O., Composite Structures 1999, 47, 595-601.
• [2] Zheng M., Wu K., YaoC., Sato T., Tezuka H., Kamio A., Li D.X., Materials Letters 1999, 41, 57-62.
• [3] „Magnesium Alloys and Their Applications”, ed. K.U. Kainer, WILEY-VCH, 1998.
• [4] „Magnesium Alloys and Their Applications”, ed. K.U. Kainer, WILEY-VCH, 2000.
• [5] „Magnesium Alloys and Their Applications”, ed. K.U. Kainer, WILEY-VCH, 2003.
• [6] Braszczyńska K.N., Zyska A., Braszczyński J., Kompozyty (Composites) 2003, 3, 8, 353-358.
• [7] Zheng M., Wu K., Yao C., Materials Science and Engineering 2001, A318, 50-56.
• [8] Cai Y., Tan M.J., Shen G.J., Su H.Q., Materials Science and Engineering 2000, A282, 232-239.
• [9] Lianxi H., Erde W., Materials Science and Engineering 2000, A278, 267-271.
• [10] Saravanan R.A., Surappa M.K., Materials Science and Engineering 2000, A 276, 108-116.
• [11] Rokhlin L.L., Nikitina N.I., Dobotkina T.V., Journal of Alloys and Compounds 1996, 239, 209-213.
• [12] Xiaogin Z., Qudong W., Yizhen L., Yanping Z., Wenjiang D., Yunku Z., Journal of Materials Processing and Technology 2001, 112, 17-23.
• [13] Guangying Y., Yangsham S., Wenjiang D., Scripta Materialia 2000, 43, 1009-1013.
• [14] Hassan S.F., Gupta M., Journal of Alloys Compounds 2002, 335, 10.
• [15] Braszczyńska K.N., Lityńska L., Zyska A., Baliga W., Materials Chemistry & Physics 2003, 81, 326-328.
• [16] Braszczyńska K.N., Zeitschrift für Metallkunde 2003, 94, 2, 144-148.
• [17] Braszczyńska K.N., Zyska A., Acta Metallurgica Slovaca 2002, 8 (2/2), 237-243.
• [18] Braszczyńska K.N., Bochenek A., Science and Engineering of Composite Materials 2000, Vol. 9, No 3, 149-158.
• [19] Bochenek A., Braszczyńska K.N., Metal Matrix Composites and Metallic Foams, ed. T.W. Clayne, F. Simancik, WILEY-VCH, 1999, Vol. 5, 233-236.
• [20] Braszczyńska K.N., Bochenek A., Kompozyty (Composites) 2001, 1, 1, 28-31.
• [21] Braszczyńska K.N., Analiza procesu pękania kompozytów magnezowych umacnianych cząstkami węglika krzemu, IV Seminarium Ogólnopolskie PTMK Kompozyty - Teoria i praktyka, Ustroń-Jaszowiec, 29-31 marca 2000, 231-236.
• [22] Braszczyńska K.N., Zyska A., Archiwum Odlewnictwa 2002, 4, 320-325.
• [23] Bochenek A., Braszczyńska K.N., The fracture toughness of magnesium composites reinforced with silicon carbide particles, 2nd ESIS TC4 Conference on Fracture of Polymers, Composites and Adhesives, Les Diablerets, Szwajcaria, 13-15 September 1999, 173.
• [24] Braszczyńska K.N., Structure and properties of magnesium matrix composites, Inter. Conf. Advances in Metals and Processing Technologies AMPT, Madryt, September 2001, 297-304.