Wpływ ciętych włókien węglowych na właściwości mechaniczne kompozytu na osnowie stopu AlSi10Mg

• Autorzy: Łągiewka M. , Konopka Z. , Zyska A. , Nadolski M.

Warianty tytułu

EN

The influence of chopped carbon fibre on mechanical properties of AlSi10Mg alloy matrix composite

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań własności mechanicznych kompozytów na osnowie stopu AlSi10Mg z ciętymi włóknami węglowymi o długości 4 mm i średnicy 7 žm przy udziale objętościowym wynoszącym 5 i 10%. Pierwszą partię kompozytów wytworzono metodą odlewania grawitacyjnego zawiesiny kompozytowej, drugą metodą prasowania w stanie ciekło-stałym. Pręty o średnicy 15 mm odlewano grawitacyjnie do form metalowych, a prasowanie odlewów płyty o grubości 15 mm wykonano na prasie hydraulicznej przy ciśnieniu 100 MPa. Z odlewów wycięto próbki do badań wytrzymałości na rozciąganie, granicy plastyczności, modułu Younga oraz wydłużenia. Po wykonaniu badań mechanicznych z zerwanych próbek wykonano zgłady metalograficzne, dzięki którym przeprowadzono obserwacje mikrostruktury badanych materiałów. Bardziej równomierne rozmieszczenie włókien w kompozytach zaobserwowano w próbkach odlewanych grawitacyjnie w porównaniu z próbkami prasowanymi. Natomiast struktura osnowy była bardziej rozdrobniona w kompozytach prasowanych w stanie ciekło-stałym w porównaniu z kompozytami odlewanymi grawitacyjnie. Po przeprowadzeniu badań mechanicznych stwierdzono wzrost właściwości wytrzymałościowych oraz spadek wydłużenia kompozytów w porównaniu z właściwościami stopu osnowy zarówno w przypadku próbek prasowanych, jak i odlewanych grawitacyjnie. Porównując własności mechaniczne próbek prasowanych i odlewanych, zaobserwowano korzystniejsze zmiany właściwości w odlewach prasowanych w stanie ciekło-stałym w porównaniu do kompozytów odlewanych grawitacyjnie. Stwierdzono również, że dodatek 5% włókien węglowych spowodował największą poprawę własności mechanicznych badanych materiałów. Dodatek 10% włókien węglowych również spowodował poprawę własności mechanicznych w porównaniu z nieuzbrojoną osnową, jednak nie tak znaczną jak w przypadku dodatku 5% ciętych włókien węglowych.

EN

The work presents a comparison of results concerning mechanical properties of AlSi10Mg alloy matrix composites reinforced with chopped carbon fibre of 4 mm length and 7 žm diameter, added in amount of 5 or 10 volume percent. First series of samples have been produced by gravity casting of composite suspension, the second one by squeezing in semi-solid state. Bar-shaped specimens of 15 mm diameter have been gravity cast into a metal mould, while 15 mm thick plates have been squeezed by means of hydraulic press under the pressure equal to 100 MPa. Specimens cut out of the achieved castings have been tested for tensile strength, yield point, Young's modulus and elongation. Metallographic microsections of the broken samples have been prepared after performing mechanical tests in order to examine microstructures of the tested materials. It has been found that more uniform arrangement of carbon fibre has been achieved in gravity castings as compared with squeezed samples, whereas the matrix structure has been better refined in casting squeezed in mushy (semi-solid) state than in gravity cast composite samples. Mechanical examinations have revealed an increase in strength properties and a drop in elongation for composite castings, produced by both gravity and squeeze casting technologies, as compared with pure matrix alloy castings. Comparing in turn the two types of produced composites it can be noticed that the achieved changes of examined properties have been more beneficial for composites squeezed in semi-solid state than for gravity cast composites. It has been also been found that an addition of carbon fibre in amount of 5 volume percent has resulted in the greatest improvement of mechanical properties of the examined materials. An addition of 10% of carbon fibre has also caused an improvement in mechanical properties as compared with the pure matrix alloy, but not so significant as in the case of 5% addition of chopped carbon fibre.

Słowa kluczowe

PL

stop aluminium; kompozyt metalowy; włókno węglowe; właściwości mechaniczne

EN

aluminium alloy; metal composite; carbon fibre; mechanical properties

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 9, nr 4
• Strony: 317--321
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łągiewka M.

autor

Konopka Z.

autor

Zyska A.

autor

Nadolski M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Katedra Odlewnictwa al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa,

Bibliografia

• [1] Dobrzański L.A., Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwie, Materiały użytkowe, projektowanie i modelowanie, WNT, Warszawa 2003.
• [2] Dobrzański L.A., Metalowe materiały inżynierskie, WNT, Warszawa 2004.
• [3] Zyska A., Konopka Z., Łągiewka M., Nadolski M., The Influence of Squeeze Casting Parameters on the Mechanical Properties of AIZn5Mg Alloy, Archives of Foundry Engineering 2008, 8 Spec. Issue 1, 347-350.
• [4] Zyska A., Konopka Z., Łągiewka M., The Solidification of Squeeze Cast AlCu4Ti Alloy, Archives of Foundry Engineering 2007, 7, 4, 193-196.
• [5] Zyska A., Konopka Z., Łągiewka M., Właściwości mechaniczne stopu AlCu4 prasowanego w stanie ciekłym, Nowe technologie i osiągnięcia w metalurgii i inżynierii materiałowej, Materiały VIII Międzynarodowej Konferencji Naukowej, T. 2, Częstochowa 2007, 731-734.
• [6] Konopka Z., Chmielowiec P., Zyska A., Łągiewka M., Balawejder R., Fracture Toughness Examination of the Aluminium Matrix Composite Reinforced with Chopped Carbon Fibres, Archiwum Odlewnictwa 2006, 6, 18(1/2), 279-284.
• [7] Konopka Z., Zyska A., Łągiewka M., Bober A., Nocuń S., The Effect of the Ni Coating of Carbon Fibres on their Bonding with AlSi13Cu2 Matrix in Pressure die Cast Composites, COMMENT'2005, Worldwide Congress on Materials and Manufacturing Engineering and Technology, Gliwice - Wisła 2005, 190 (abstract+pełny tekst na CD-ROM, 69-72).
• [8] Boczkowska A., Kapuściński J., Lindemann Z., Kompozyty, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003.
• [9] Nowacki J., Materiały kompozytowe, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 1993.
• [10] Konopka Z., Cisowska M., Analiza rozmieszczenia włókien węglowych w kompozycie na osnowie stopu AK7 wykonanego metodą Squeeze Casting, Archiwum Odlewnictwa 2002, 2, 4, 384-389.
• [11] Konopka Z., Bober A., Odporność na pękanie prasowanych kompozytów AK7 - krótkie włókna węglowe, V Międzynarodowa Sesja Naukowa Nowe technologie i osiągnięcia w metalurgii i inżynierii materiałowej, Częstochowa 2004, Cz. 2, 622-625.