Kształtowanie na gorąco w procesach zagęszczania i wyciskania proszku stopu Al-Si-Fe-Cu oraz mieszaniny tego proszku i 10% cząstek SiC

• Autorzy: Wojtaszek M. , Szczepanik S. , Doniec K.

Warianty tytułu

EN

Hot forming by consolidation and extrusion of Al-Si-Fe-Cu powder and mixture of this powder and 10% SiC particles

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań materiałów otrzymanych w technologii łączącej procesy przeróbki plastycznej oraz metalurgii proszków. Półwyroby przeznaczone do wyciskania wytworzono w procesie zagęszczania na gorąco w matrycach zamkniętych stopowego proszku Al17Si5Fe3Cu1,1MgO,6Zr oraz mieszaniny tego proszku i cząstek węglika krzemu w ilości 10% objętościowych. Zagęszczanie prowadzono w temperaturze 530°C, stosując nacisk jednostkowy 300 MPa przy czasie 7 min jego oddziaływania na materiał. Uzyskane w ten sposób półwyroby wyciskano w temperaturze 530°C, ze współczynnikiem wyciskania [lambda] = 13,7, przy prędkości trawersy prasy 0,1 mm/s. Zarejestrowano wielkość sił podczas realizacji procesu wyciskania w funkcji przemieszczenia stempla (rys. 2). Badano wpływ składu chemicznego na względną gęstość (rys. 3) i twardość (rys. 4) wstępnie zagęszczonych na gorąco półwyrobów oraz po ich wyciskaniu. Określono także wytrzymałość na zginanie (rys. 5) i zużycie ścierne (rys. 6) wyciskanych tworzyw. Ocenie poddano powierzchnie przełomów wyciskanych materiałów (rys. 8), powstałe w próbie zginania w temperaturze otoczenia oraz ich struktury (rys. 7). Gęstości półwyrobów otrzymanych w procesie zagęszczania w temperaturze 530°C w matrycach zamkniętych stopowego proszku AI17Si5Fe3Cu1,1MgO,6Zr odpowiadają gęstości względnej litego materiału. Wyciskanie w temperaturze 530°C tych półwyrobów powoduje przetworzenie materiału bez zmiany jego względnej gęstości. Wprowadzenie 10% obj. cząstek węglika krzemu spowodowało spadek gęstości kompozytu 0,2-0,3%. W efekcie obecności fazy umacniającej w osnowie nastąpił wzrost twardości materiału. Po wyciskaniu w temperaturze 530°C była ona niższa niż półwyrobów o tym samym składzie chemicznym, otrzymanych w procesie zagęszczania na gorąco. Cząstki węglika krzemu wprowadzone do osnowy spowodowały podwyższenie wytrzymałości na ściskanie oraz zmniejszenie zużycia ściernego materiałów kształtowanych w procesie wyciskania na gorąco. Powierzchnie zniszczenia tych materiałów mają charakter kruchych przełomów. Obserwacje struktur materiałów powstałych po wyciskaniu na gorąco nie wykazały obecności porów, co potwierdza jakościowo wyniki uzyskane podczas badań gęstości (rys. 7).

EN

The work presents the results of research of the materials obtained from powder using the technology that combined metal forming and powder metallurgy. Semi-finished products designed for the extrusion were produced by hot consolidation in closed-die the Al17Si5Fe3Cu1,1MgO.6Zr powder and mixture of this powder and 10 vol.% of silicon carbide particles. Consolidation process was performed at 530°C, at unit pressure 300 MPa and with stamp pressing time of 7 minutes. The semi-finished products obtained in this way were extruded at 530°C, at a traverse speed of 0.1 mm/s and at extrusion ratio [lambda]= 13.7. The values of the forces which appear during extrusion in 530°C as a function of punch dispalcement were registered. The relative density (Fig. 3) and hardness (Fig. 4) for materials after hot consolidation and extrusion. The compression strength at room temperature (Fig. 5) and the abrasive wear (Fig. 6) for the extruded products were investigated. The fracture surfaces in a bending test at room temperature (Fig. 8) and the structures (Fig. 7) of hot extruded materials were estimated. Extrusion at 530°C caused material processing with invariable of relative density value. The addition of silicon carbide particles causes only insignificant drop in density of composite materials, in a range of 0.2-0.3%. Introducing the reinforced phase in the matrix leads to the increase of product hardness The hardness of materials obtained by hot extrusion was lower than for semi-products by the some chemical composition, after hot consolidation in closed-die. In the case of the materials manufactured by hot extrusion, addition 10% of silicon carbide particles leads to the increase of the compression strength and abrasive wear results. The destruction surface of the materials, obtained by hot extrusion arose as a result of brittle cracking. Observation of the hot extruded products microstructures was confirmed by qualitative density measurements results (Fig. 7).

Słowa kluczowe

PL

stop Al-Si-X; kompozyt; cząstki SiC; metalurgia proszków; zagęszczanie na gorąco; matryca zamknięta; wyciskanie na gorąco

EN

Al-Si-X alloy; composite; SiC particles; powder metallurgy; hot consolidation; closed-die; hot extrusion

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 6, nr 2
• Strony: 44--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wojtaszek M.

autor

Szczepanik S.

autor

Doniec K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Hatch J.E., Aluminium, Properties and Phisycal Metallurgy, ASM, Metals Park 1984, 346-347.
• [2] Szczepanik S., Lehnert W., The formability of the Al-5% SiC composite obtained using P/M method, Journal of Materials Processing Technology 1996, 60, 703-709.
• [3] Pippan R., Weinert P., Stuve H.P., Threshold of fatigue crack propagation in Al and Al - composites, The 4th European Conference an Advanced Materials and Processes EUROMAT 95, Padua-Venice, 113.
• [4] Hirano T., Ohmi F., Horie S., Kiyota F., Fuita T., Rapidly Solified Materials, Proc. International Conference 1985, 327.
• [5] Satoch T., Okimoto K., Nischida S., Matsuki K., Superplastic like behaviour of rapid solidification processed hyper eutectic Al-Si P/M alloys, Scripta Metallurgica et Materialia 1995, 33, 5, 819-824.
• [6] Wojtaszek M., Wpływ kształtowania na gorąco własności kompozytów aluminiowych, umocnionych włóknami ceramicznymi, Praca doktorska, Kraków 2000.
• [7] Wojtaszek M., Szczepanik S., Wybrane własności kompozytów aluminium - cząstki węglika krzemu otrzymanych z proszków w procesie kucia na gorąco i po odkształcaniu na zimno, Kompozyty (Composites) 2005, 5, 3, 70-76.
• [8] Wojtaszek M., Szczepanik S., Wybrane własności kompozytu aluminium - cząstki węglika krzemu otrzymanego przez wyciskanie wyprasek z proszku, Kompozyty (Composites) 2003, 3, 8, 415-420.
• [9] Szczepanik S., Wojtaszek M., Wiśniewski B., The influence of the extrusion temperature of PM {Al-Cu-Si} alloy pre-forms on the structure and properties of the products, Metal Forming 2004, Proceedings 10th International Conference on Metal Forming, Kraków, Poland, September 19-22, 2004, Vol. l, eds. Jan Kusiak et al., Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków; University of Birmingham, United Kingdom, Bad Harzburg, GRIPS media GmbH 2004, 717-721.
• [10] Szczepanik S., Wojtaszek M., Krawiarz J., Wpływ temperatury wyciskania na strukturę i własności kompozytów otrzymywanych z wyprasek z proszku stopu Al8,84%Cu6,33%SiO,65%Mg i cząstek węglika krzemu, Kompozyty (Composites) 2004, 4, 12, 351-358