Korelacje pomiędzy pierwotną i wtórną strukturą a własnościami kompozytów AlMg-SiCp

• Autorzy: Braszczyńska K. N. , Bochenek A. , Zyska A.

Warianty tytułu

EN

Correlation between primary and secondary microstructure and properties of AlMg-SiCp composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki analiz mikrostrukturalnych i własności mechanicznych kompozytów AlMg-SiCp w stanie pierwotnym oraz po obróbce cieplnej. W celu zapobiegania reakcjom miedzy komponentami cząstki SiC poddano utlenianiu. Połączenie miedzy cząsteczkami SiC a stopem osnowy zostało utworzone poprzez stabilną termodynamicznie warstwę pośrednią spinelu MgAI2O3 Trwała i wytrzymała granica rozdziału miedzy komponentami gwarantowała uzyskanie wysokich własności wytrzymałościowych. Ujemnym skutkiem zastosowanego procesu wytwarzania było powstanie dużych obszarów eutektyk typu a+Mg2Si. Zastosowany proces obróbki cieplnej spowodował jednak zmniejszenie udziału objętościowego eutektyk oraz zmianę morfologii wydzieleń Mg2Si, przy zachowaniu spójnego i stabilnego połączenia komponentów. Pozwoliło to na uzyskanie podwyższonej wytrzymałości na rozciąganie i plastyczności kompozytu.

EN

The results of microstructure and mechanical properties investigations of AIMg5-20wt%SiCp composite have been presented. The particles have been artificially covered with SiO2 layer by oxtidation to protect SiC against reactions with molten aluminium alloy. The composite has been obtained by casting method involving mechanical mixing of liquid metal with the introduced particles and subsequent casting in metal moulds. The microstucture of the cast composite is characterised by an uniform distribution of SiC particles within the entire volume of matrix alloy (Fig. 2a). The strong and mostly consistent interfaces between SiC and matrix bave been originated as a result of reaction between the SiO2 layer and AIMg5 alloy. TEM examinations allowed to determine the occuring of MgAl2O4 spinel at the components interfaces (Fig. 4). The above reactions also caused the negative result of the introduction of the silicon to the matrix alloy and formation of a large area of pseudoeutectic of a+Mg2Si (Figs 2b and 3). The performed strudies on the mechanical properties have made it possible to determine the increase of 40% in the hardness and yield strength of composite as compared with unreinforced matrix alloy. The tensile strength of composite was on the level of the value obtained for matrix alloy. The composite cracking process preceeded mostly through silicon carbide particles, as a result of high strength bond between components. Hovewer, the analyses of fracture surfaces revealed also a brittle fracture process through the area of a+Mg2Si eutectices. Those processes are documented by scanning micrographs taken for two mutually corresponding fracture surfaces (Figs 5, 6). The performed heat treatment process of the composite enables to change the shape of the eutectices and obtain the decrease in the volume fraction of a+Mg2Si areas due to two processes: precipitates hardenning and spheroidisation of the Mg2Si intermetallic phase. The changes in the mictrostructre of composite due to heat treatment is shown in Figure 7. For this reason the tensile strength of composite increased about 20%. The fractographical examinations of fracture surfaces revealed a transition from the brittle fracture of the as-cast composite to the predominantly plastic fracture of compos­ite after heat treatment (Fig. 8). Neverthelees, analyses of fracture surfaces of composite indicated that interfaces between components remained intact after heat treatment process. The cracking process preceeded also through the silicon carbide particles in the same way as in the as-cast material (Fig. 9).

Słowa kluczowe

PL

kompozyty; obróbka cieplna; analiza wytrzymałościowa

EN

composites; mechanical strength; strength test

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2002
• Tom: R. 2, nr 4
• Strony: 157--162
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Braszczyńska K. N.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Bochenek A.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Zyska A.

• Politechnika Częstochowska, Katedra Odlewnictwa, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Braszczyńska K.N., Bochenek A., Problemy z korelacją pomiędzy strukturą a własnościami odlewanych kompozytów metalowych umacnianych cząstkami ceramicznymi, Rocznik PTMK 2001, 1, 28-31.
• [2] Braszczyńska K., Olszówka-Myalska A., Bochenek A., The structure of the Cu-SiC composite interface, Inżynieria Materiałowa 1998, 4, 739-744.
• [3] Braszczyńska K.N., Bochenek A., Contribution of the silicon carbide particles to the formation of the structure of magnesium cast composites, La Revue de Metallurgie - CIT/Science et Génie des Matériaux 2000, 12, 1455-1462.
• [4] Braszczyńska K.N., Relation between the microstructure and cracking process of Al-SiCp composites, La Revue de Metallurgie - CIT/Science et Génie des Matériaux 2000, 8, 46.
• [5] Jae-Chul Lee, Jae-P. Ahn, Z. Shi, J.H. Shim, H-I. Lee, Methodology to design the interfaces in SiC/Al composites, Met. and Mat. Trans. A 2001, 32A, June, 1541-1550.
• [6] Zyska A., Braszczyńska K.N., Wpływ warstwy SiO2 pokrywającej cząstki SiC na strukturę kompozytów AlMg5-SiC, Krzepnięcie Metali i Stopów, PAN 2000, 42, 181-190.