Wpływ rodzaju fazy wzmacniającej na naprężenie płynięcia plastycznego wybranych kompozytów MMCs o osnowie aluminiowej

• Autorzy: Fraś E. , Kolbus A. , Janas A.

Warianty tytułu

EN

Effect of the type of reinforcing phase on the stress of plastic flow in aluminium-based MMCs

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kompozyty z osnową aluminiową są bardzo atrakcyjnym materiałem konstrukcyjnym, który charakteryzuje się wysokimi właściwościami trybologicznymi i mechanicznymi w połączeniu z bardzo korzystnym stosunkiem wytrzymałości do gęstości. Właściwości użytkowe tych kompozytów zależą od rodzaju, wielkości i udziału objętościowego cząstek fazy wzmacniającej, a także od doboru osnowy oraz metody wytwarzania. Tradycyjną metodą otrzymuje się kompozyty MMCs w procesie ex situ przez przygotowanie w odrębnym procesie fazy zbrojącej, którą następnie wprowadza się do materiału osnowy np. metodą mieszania. W procesie in situ faza wzmacniająca powstaje w wyniku reakcji chemicznych zachodzących pomiędzy składnikami stopu w ciekłej kąpieli metalowej. Wybrano zmodyfikowany wariant metody SHS, tj. proces SHSB - samorzutnej egzotermicznej syntezy wewnątrz kąpieli metalowej [1, 2]. Metoda ta została zastosowana do otrzymania w procesie in situ kompozytów Al+TiC oraz Al+TiB2. Z czystych sproszkowanych materiałów - tytanu, aluminium, boru oraz węgla wykonano brykiety o stechiometrycznym składzie, zapewniającym możliwość zajścia syntezy odpowiednio TiC oraz TiB2. Brykiety te wprowadzano następnie do ciekłego stopu. Syntezę kompozytów zrealizowano w próżni, a gotowe materiały zostały odlane do stalowej kokili. W drugiej części eksperymentu przygotowano klasyczne kompozyty ex situ typu DURALCAN z cząstkami umacniającymi SiC. Z tak wykonanych odlewów kompozytów wycięto próbki do badań metalograficznych, strukturalnych i wytrzymałościowych. Wykonano badania rentgenostrukturalne oraz badania wytrzymałościowe, stosując izotermiczną próbę ściskania zarówno w temperaturze 293 K, jak i podwyższonej 623 K. Na podstawie otrzymanych wyników wykazano, że kompozyty typu Al-t-TiC mają wyższe właściwości wytrzymałościowe w porównaniu z kompozytami typu DURALCAN oraz Al+TiB2.

EN

Aluminium-based metal matrix composites are a very attractive material for constructions, characterised by high tribological and mechanical properties, effectively combined with a very advantageous strength-to-density ratio. The utilisation properties of these composites depend on the type, size and volume fraction of particles of a reinforcing phase, and also on the choice of the matrix type and the method of fabrication. In a traditional way, MMCs arc fabricated by an ex situ process, i.e. preparing in a separate process the reinforcing phase, which is next introduced to the composite matrix by, e.g., mixing. In the in situ process, the reinforcing phase is formed as a result of chemical reactions which proceed between the alloy constituents in metal bath. An improved variant of the SHS process has been selected, i.e. the SHSB process - self-propagating high temperature synthesis in metal bath [1, 2]. The method has been applied in fabrication of in situ AI+TiC and Al+TiB2 composites. From pure powdered materials, like titanium, aluminium, boron and carbon, briquettes of stochiometric composition, ensuring the synthesis of TiC and TiB2, respectively, were prepared. The briquettes were next introduced to molten alloy. The composite synthesis was performed in vacuum; the ready materials were cast in a steel die. In the second part of the experiment, the traditional, DURALCAN type, ex situ composites reinforced by SiC particles were fabricated. From thus prepared composite castings, specimens were cut out for metallographic and structural examinations, and for mechanical testing. The structure was examined by X-raying; the mechanical properties were tested in isothermal compression test at both standard temperature of 293 K and elevated temperature of 623 K. Basing on the obtained results it has been proved that Al+TiC composites arc characterised by mechanical properties higher than the DURALCAN type composites and AI+TiB2 composites.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt ex situ; kompozyt in situ; węglik tytanu; węglik krzemu; borek tytanu; reakcja egzotermiczna

EN

composite ex situ; composite in situ; titanium carbide; titanium boride; silicon carbide; exothermic reaction

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 3, nr 6
• Strony: 120--124
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Fraś E.

• Politechnika Śląska, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Katedra Odlewnictwa, ul. Towarowa 7, 44-100 Gliwice

autor

Kolbus A.

• Politechnika Śląska, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Katedra Odlewnictwa, ul. Towarowa 7, 44-100 Gliwice

autor

Janas A.

• Politechnika Śląska, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Katedra Odlewnictwa, ul. Towarowa 7, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Janas A., Podstawy wytwarzania kompozytu Al+TiC i ocena jego wybranych właściwości mechanicznych, Praca doktorska, Wydz. Odlewnictwa AGH, Kraków 1998.
• [2] Fraś E., Janas A., Kolbus A., Hugo Lopez, Metoda SHSB syntezy kompozytów in situ Al-TiC, IV Seminarium PTMK Kompozyty 2000 - Teoria i praktyka, Jaszowiec 2000, 201--207.
• [3] Sobczak J., Wojciechowski A., Kompozyty metalowe w przemyśle samochodowym, IV Seminarium PTMK Kompozyty 2000 - Teoria i praktyka, Jaszowiec 2000, 159-169.
• [4] Ibrahim A., Mohamed F.A., Lavernia E.J., Particulate reinforced metal matrix composites - a review, Journal of Materials Science 1997, 26, 1137-1156.
• [5] Lloyd D.J., Particle reinforced aluminium and magnesium matrix composites, International Materials Reviews 1994, 39, 1, 1-24.
• [6] Górny Z., Sobczak N., Metalowe materiały kompozytowe, I Polska Konferencja Naukowa Materiały Kompozytowe, Kraków 1992.
• [7] Sobczak J., Kompozyty metalowe, Garmond, Kraków-Warszawa 2001.