Otrzymywanie AMCs w połączonych procesach odlewania i metalurgii proszków

• Autorzy: Dolata-Grosz A. , Formanek B. , Śleziona J.

Warianty tytułu

EN

Obtaining of AMCs in combined casting and powder metallurgy processes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono koncepcję materiałowo-technologiczną otrzymywania i strukturę wybranych wielofazowych kompozytów aluminiowych wytworzonych w połączonych procesach odlewania i metalurgii proszków. Strukturę stopów aluminium modyfikowano mieszaninami proszków kompozytowych, które w reakcji z aluminium umacniały osnowę fazami międzymetalicznymi i ceramicznymi. Jako nośnik faz zbrojących wykorzystano reaktywne proszki kompozytowe uzyskane w procesie samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej (SHS). Morfologię i skład fazowy stosowanych proszków pokazano na rysunkach 1-4. Stosując metodę odlewniczą (mechanicznego mieszania), wytworzono kompozyty z heterofazowym umocnieniem w złożonych, reaktywnych układach: Al/FeAl-TiAl-Al2O3, Al/FeAl3-TiC-Al2O3, Al/NiCr-Cr3C2-TiC oraz Al/Fe(Cu)-TiC. Strukturę kompozytów scharakteryzowano metodami mikroskopii świetlnej i skaningowej, a skład fazowy i chemiczny umocnienia określono metodami dyfrakcji oraz spektroskopii rentgenowskiej. Otrzymane wyniki badań przedstawiono na rysunkach 5-8. Uzyskane odlewy charakteryzowały się złożoną strukturą faz o różnej morfologii i składzie chemicznym. Przeprowadzone badania wykazały, że połączenie procesów odlewania i wprowadzenia kompozytowego proszku o zadanym składzie chemicznym jest efektywnym procesem wytwarzania kompozytów hybrydowych o zadanym wielofazowym umocnieniu i dyspersyjnej strukturze.

EN

Aluminium matrix composites (AMCs) have found applications in the aerospace, military, and especially in the automotive industries. The literature review showed that the most of studies were concentrated on an aluminium matrix composites with SiC and Al2O3 hard particles reinforcement. During recent years, the articles appeared concerning capability fabricate and employment of other, dispersion reinforcing particles like: TiC, ZrC, B4C, Cr3C2 or TiB2 and intermetallic phases. The basic technologies used for manufacturing of these in situ composites are powder metallurgy methods (P/M) and casting techniques. These composites are characterized by high thermodynamic stability which counteracts the chemical reactions at the matrix/reinforcing particle border, and reduces the structure degradation during work at elevated temperatures. This paper presents the material and technological concepts related to obtaining selected multiphase aluminium composites produced in combined casting and powder metallurgy processes and their structures. The structure of aluminium alloys was modified with composite powder mixtures which in a reaction with aluminium reinforced the matrix with intermetallic and ceramic phases. As a carrier of reinforcing phases, reactive composite powders were used, obtained in a self-propagating high-temperature synthesis (SHS). The morphology and phase composition of the powders applied are shown in Figures 1-4. By applying a casting method (mechanical stirring), composites with heterophase reinforcement were fabricated, in complex reactive systems: Al/FeAl-TiAl-Al2O3, AI/FeAI3-TiC-Al2O3, Al/NiCr-Cr3C2-TiC and AI/Fe(Cu)-TiC. The structure of the composites was characterized by means of light and scanning microscopy methods, and the phase and chemical compositions of the reinforcement were identified by diffraction and X-ray spectroscopy methods. The examination results are presented in Figures 5-8. The casts obtained were characterized by complex phase structures of different morphologies and chemical compositions. The research carried out has shown that a combination of casting and introducing a composite powder of a defined chemical composition is an effective process which enables the production of hybrid composites of defined multiphase reinforcement and a dispersion structure.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt odlewany; proszek kompozytowy; kompozyt in situ; stop aluminium

EN

cast composite; composite powder; in situ composite; aluminium alloy

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 6, nr 1
• Strony: 8--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys.

Twórcy

autor

Dolata-Grosz A.

autor

Formanek B.

autor

Śleziona J.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

Bibliografia

• [1] Śleziona J., Kształtowanie właściwości kompozytów stop Al-cząstki ceramiczne wytwarzanych metodami odlewniczymi, ZN Politechniki Śląskiej, Hutnictwo 47, Gliwice 1994.
• [2] Hashim J., Looney L., Hashim M.S.J: Metal matrix composites: production by the stir casting method, Journal of Material Processing Technology 1999, 92-93, 1-7.
• [3] Skibo M.D., Schuster M., US Patent No. 4 759 995, 26 July,1988.
• [4] Górny Z., Sobczak J., Metal matrix composites fabricated by the squeeze casting process, Transactions of the Foundry Research Institute 1995, 42, 1995.
• [5] Kaczmar J.W., Pietrzak K., Włosiński W., The production and application of metal matrix composite materials, Journal of Material Processing Technology 2000, 106, 58-67.
• [6] Posmyk A., Śleziona J., Dolata-Grosz A., Wieczorek J., Reibungs - und Schmierungsverthalten von Aluminium -legierungen mit einem verstarkten Oberflachenbereich, Technische Akademie Esslingen, 12th International Colloquium, January 11-13 2000, Tribology 2000 - Plus.
• [7] Wieczorek J., Śleziona J., Myalski J., Dolata-Grosz A., Dyzia M., Zużycie i struktura powierzchni po współpracy w warunkach tarcia technicznie suchego w kompozytach AK12-cząstki ceramiczne, Kompozyty (Composites) 2003 3, 6, 131-135.
• [8] Śleziona J., Dolata-Grosz A., Dytkowicz A., Wieczorek J., The effect of Al2O3 and SiC particles preparation on quality of the metal-ceramic suspension, IV International Conference, Surface Phenomena in Foundry Processes, 1998, 263-271.
• [9] Lakshmi S., Lu L., Gupta M., In situ preparation of TiB2 reinforced Al based composites, Journal of Materials Processing Technology 1998,73, 160-166.
• [10] Fraś E., Janas A., Kolbus A., Odlewany kompozyt aluminiowy in situ umacniany cząstkami borków tytanu, Kompozyty (Composites) 2002, l, l, 23-27.
• [11] Fraś E., Janas A., Wierzbiński S., Kolbus A., Odlewane aluminiowe kompozyty in situ umacniane węglikami tytanu, IV Międzynarod. Konf. Nauk. Zapewnienie jakości w odlewnictwie 2000, Krzepnięcie Metali i Stopów PAN, 2000, 2, 43, 167-176.
• [12] Zyska A., Braszczyńska-Malik K.N., Structure of the Al (TiB2+Al2O3)p composites produced by in situ method, Kompozyty (Composites) 2004, 4, 11, 336-340.
• [13] KBN nr 3T08D02428: Kształtowanie funkcjonalnej, warstwowej struktury odlewów kompozytowych zawierających zbrojenie heterofazowe.
• [14] Dolata-Grosz A., Śleziona J., Wieczorek J., Formanek B., Struktura odlewów odśrodkowych w kompozytach AlFeOTiO2, Kompozyty (Composites) 2004, 4, 10, 164-169.
• [15] Dolata-Grosz A., Formanek B., Śleziona J., Wieczorek J., Aluminium hybrid composites reinforced with intermetallic and ceramic phases, Archives of Foundry 2004, 4/14, 126-131.
• [16] Dolata-Grosz A., Formanek B., Śleziona J., Wieczorek J., Al- FeAl-TiAl-Al2O3 composite with hybrid reinforcement, Journal of Materials Processing Technology 2005, 162-163, 33-38.
• [17] Dolata-Grosz A., Formanek B., Śleziona J., Aluminium matrix cast composites (AlMCCs) with hybrid reinforcement, Archive of Foundry 2005, 5/15, 70-78.
• [18] Dolata-Grosz A., Formanek B., Śleziona J., Wieczorek J., Struktura heterofazowych aluminiowych odlewów kompozytowych zawierających węgliki chromu i tytanu, Kompozyty (Composites) 2005, 5, 3, 81-85.
• [19] Myalski J., Wieczorek J., Dolata-Grosz A., Tribological properties of heterophase composites with an aluminium matrix, CAM3S 2005, Zakopane, Book of abstract, 1.128, 50.
• [20] Dolata-Grosz A., Formanek B., Wieczorek J., Cast aluminium with Fe-Cu-TiC composite powder reinforcement, Journal of Materials Processing Technology 2006 (w druku).
• [21] Watanabe Y., Nakamura T., Microstructures and wear resistances of hybrid Al-(A13Ti-Al3Ni) FGMs fabricated by a centrifugal method, Intermetallics 2001, 9, 33-43.
• [22] Formanek B., Jóźwiak S., Szczucka-Lasota B., Dolata-Grosz A., Bojar Z., Intermetallic alloys with ceramic particles and technological concept for high loaded materials, Elsevier, Journal of Materials Processing Technology 2005, 162-163, 46-51.
• [23] KBN nr 4T08C00825: Kompozytowe materiały i powłoki natryskiwane cieplnie metodami naddźwiękowymi - HVOF i HVAF o wysokiej odporności na zużycie korozyjne i erozyjne.
• [24] Braszczyński J., Crystallization of metal matrix alloy in composites containing non-metallic particles, Materials Science and Engineering 1991, 135 A, 105-109.