Kompozyty na osnowie stopu aluminium umacniane włóknami Al2O3 oraz grafitem

• Autorzy: Naplocha K. , Samsonowicz Z. , Janus A.

Warianty tytułu

EN

Aluminium matrix composites reinforced with Al2O3 fibres and graphite

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wytworzono materiały kompozytowe na osnowie stopu EN-AC AlSi7Mg umacniane włóknami tlenku glinu (Saffil) wraz z grafitem metodą prasowania w stanie ciekłym. Przygotowywane kształtki zawierające 7-20% obj. włókien i 3-15% obj. grafitu cechowały się dostateczną przepuszczalnością (rys. 1) oraz dobrą wytrzymałością umożliwiającą nasycanie ciekłym metalem. Kształtki wykazywały częściowe uporządkowanie włókien Al2O3 oraz płatków grafitu. Podczas wytwarzania kształtek, kiedy konieczne jest wypalanie w wysokiej temperaturze, ich masa oraz własności nie ulegały zauważalnym zmianom. Proces nasycania kształtek ciekłym stopem aluminium nie przyczyniał się do inicjowania reakcji chemicznych miedzy grafitem a osnową. Podobne wnioski wysunięto po obserwacjach mikroskopowych próbek obrobionych cieplnie (T6). Stwierdzono dobre połączenie między osnową, a umocnieniem oraz brak kruchych wydzieleń Al4C3 na granicy międzyfazowej. Obserwacje mikroskopowe wykazały równomierne rozmieszczenie włókien (rys. 2) i nieco gorsze grafitu. Kompozyty zawierające mniej włókien wykazywały bardziej równomierny rozkład płatków grafitu (rys. 3). Połączenie miedzy osnową i grafitem było wolne od zanieczyszczeń, defektów, bez stref przejściowych (rys. 4). Płatki grafitu wprowadzone do kompozytu zmniejszają w niewielkim stopniu twardość HB w stosunku do kompozytów umacnianych samymi włóknami (tab. 1). Mogą stanowić kieszenie środka smarującego (rys. 5) i poprawić odporność na ścieranie. Włókna natomiast mogą przeciwdziałać nadmiernemu wyrywaniu fragmentów osnowy podczas ścierania.

EN

Short alumina fibres with graphite flakes were incorporated into EN-AC AlSi7Mg alloy by the direct squeeze casting process. Porous preforms with about 7-20 vol.% Al2O3 fibres (Saffil) and 3-15 vol.% graphite prepared for this composites possess suitable permeability (Fig. 1) and good strength to infiltrate with molten aluminium alloy. Preforms reveal semioriented arrangement of fibres and graphite flakes. During production of preforms when high temperature frying process is needed preforms show stable mass and properties. Manufacturing squeeze casting operations at high temperature have not induced chemical reactions between graphite and molten aluminium alloy. Similar conclusions during microscopic observation after thermal treatment (T6) ascertained. Brittle aluminium carbides at the graphite-matrix interface were not observed. Good bonding between matrix and reinforcement were achieved. The composite microstructures exhibit regular arrangement of fibres and slightly worse of graphite flakes (Fig. 2). Composite materials reinforced with Iow fibre content display better arrangement of graphite flakes (Fig. 3). Interface between matrix and reinforcements is clean, free from any defect and without intermediate area (Fig. 4). Graphite flakes introduced into composite results in a slight reduction of hardness HB (Tab. 1) in relation to composite materials reinforced only with alumina fibres. Graphite flakes form pockets of lubricant agent (Fig. 5) and may consequently improve wear behaviour of this materials. Alumina fibres whereas might restrain intensive abrasion of matrix.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; włókno; grafit; aluminium

EN

composite; fibre; graphite; aluminium

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 5, nr 2
• Strony: 95--98
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Naplocha K.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji, ul. Łukasiewicza 3/5, 50-371 Wrocław

autor

Samsonowicz Z.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji, ul. Łukasiewicza 3/5, 50-371 Wrocław

autor

Janus A.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji, ul. Łukasiewicza 3/5, 50-371 Wrocław

Bibliografia

• [1] Yang J.B., Lin C.B., Wang T.C., Chu H.Y., The tribological characteristics of A356.2al. alloy/Gr composites, Wear 2004, 257, 941-952.
• [2] Song J.I., Han K.S., Effect of volume fraction of carbon fibres on wear behavior of Al/Al2O3/C hybrid metal matrix composites, Composite Structures 1997, 39, 309-318.
• [3] Du Jun, Liu Yao-hui, Yu Si-rong, Li Wen-fang, Dry sliding friction and wear properties of Al2O3 and carbon short fibres reinforced Al-12Si alloy hybrid composites, Wear 2004, 257, 930-940.
• [4] Lim S.C., Gupta M., Ng W.B., Friction and wear characteristics of Al.-Cu/C composites synthesised using partial liquid phase casting process, Materials and Designs 1997, 18, 161-166.
• [5] Seah K.H.W., Sharma S.C., Girish B.M., Mechanical properties of cast ZA-27/graphite particulate composites, Materials and Design 1995, 16, 271-275.
• [6] Kennedy A.R., Karantzalis A.E., The incorporation of ceramic particles in molten aluminium and the relationship to contact angle data, Materials Science and Engineering 1998, A264, 122-129.
• [7] Etter T., Kuebler J., Frey T., Schulz P., Loffler J.F., Uggowitzer P.J., Strength and fracture toughness of interpenetrating graphite/aluminium composites produced by the indirect squeeze casting process, Materials Science and Engineering 2004, A386, 61-67.
• [8] Vidal-Setif M.H., Lancin M., Marhic C., Valle R., Raviart J.L., On the role of brittle interfacial phases on the mechanical properties of carbon fibre reinforced Al-based matrix composites, Materials Science and Engineering 1999, A272, 321-333.
• [9] Liu Yao-hui, Du Jun, Liu Yao-hui, Yu Si-rong, Wang Wei, High temperature friction and wear behaviour of Al2O3 and/or carbon short fibre reinforced Al-12Si alloy composites.
• [10] Etter T., Papakyriacou M., Schulz P., Uggowitzer P.J., Physical properties of graphite/aluminium composites produced by gas pressure infiltration method, Carbon 2003, 41, 1017-1024.
• [11] Yilmaz O., Buytoz S., Abrasive wear of Al2O3-reinforced aluminium-based MMCs, Composites Science and Technology 2001, 61, 2381-2392.
• [12] Naplocha K., Samsonowicz Z., Właściwości tribologiczne materiałów kompozytowych na osnowie stopu AK9 umacnianych włóknami ceramicznymi Saffil, KBM PAN Oddział w Poznaniu, vol. 18, Wrocław 1998, 233-242
• [13] Janiec M., Materiały ogniotrwałe, Warszawa 1984.