Okluzje gazowe w odlewanych kompozytach nasycanych

• Autorzy: Jackowski J.

Warianty tytułu

EN

Gas occlusions in casted saturated composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono rozważania na temat powstawania, zachowania się i objętości okluzji w nasycanych odlewach kompozytowych. Powstawanie okluzji w procesie nasycania jest nieuniknione. Gdy na okluzje działa ciśnienie metalostatyczne równe ciśnieniu nasycania zbrojenia, objętość okluzji, zgodnie z równaniem stanu gazów, jest minimalna. W warunkach realnych mogą występować w odlewie kompozytowym wyizolowane obszary (konstrukcja odlewu, warunki jego krzepnięcia), w których ciśnienie wywierane na okluzje może być zdecydowanie niższe, co sprzyja wzrostowi ich objętości. Badania procesu nasycania glinokrzemianowego zbrojenia SIBRAL stopami niskotopliwymi (stop Wooda i stop bezbizmutowy) wykazały, że początkowa objętość okluzji, przy ciśnieniu bliskim normalnemu, wynosi ok. 30%, a porowatość próbek kompozytowych nasycanych stopem Wooda wynosi 2:4% bez względu na sposób ich nasycania. Porowatość próbek nasycanych bezbizmutowym stopem niskotopliwym była zdecydowanie większa. Zbadano rozkład porowatości materiału kompozytowego względem wysokości i średnicy próbek. Stwierdzono, że w przypadku próbek kompozytowych na osnowie stopu Wooda porowatość najbardziej zwartych fragmentów próbek jest równa lub bliska zero. W przypadku osnowy ze stopu bezbizmutowego (skurcz krzepnięcia ok. 2%) najbardziej zwarte fragmenty próbek posiadały 2% porowatość. Przebieg zmian porowatości w wybranych próbkach wskazuje, iż tworzyły się strefy izolowane (na skutek przejmowania nacisku stempla przez zakrzepłe warstwy osnowy), skutkiem czego dekompresja okluzji spowodowała lokalną porowatość materiału kompozytowego o wartości od kilku do kilkunastu procent. Skurcz krzepnięcia osnowy bardzo intensywnie zwiększa porowatość tych fragmentów próbek, które krzepną najpóźniej.

EN

Porosity is highly undesired in any casting, inclusive of composite ones. The paper presents considerations related to formation, behavior, and volume of occlusions in saturated composite castings. Formation of the occlusions during saturation process is inevitable. Assuming the occlusion is subject to metallostatic pressure equal to reinforcement saturation pressure, volume of the occlusion is minimal, in accordance with the equation of gas state. However, under real conditions, such isolated regions may arise within a composite casting (according to easting structure or solidification conditions), in which pressure exerted on the occlusion might be considerably lower (Fig. 1), that induces their volume to increase. Model research of saturation process of an aluminosificate reinforcement SIBRAL with low melting alloys (Wood's alloy or bismuth-free alloy) has shown, that initial occlusion volume, under the pressure approximating its normal value, amounts about to 30%, while porosity of composite samples (diameter40x40 mm) saturated with Wood's alloy amounts to 2:4%, irrespective of the way of their saturation (Fig. 2). Porosity of the samples saturated with bismuth-free low melting alloy was remarkably higher (Tables 1 and 2). Distribution of porosity of composite material has been examined with regard to the height and diameter of the samples (Figs 3 and 4). It was ascertained that for composite samples with Wood's alloy matrix porosity of the most compact parts of the samples is equal to or approximates zero. In case of the Matrix of bismuth-free alloy (solidification shrinkage about 2%) the most compact parts of the samples showed 2% porosity. Variations of porosity in selected samples indicate formation of isolated zones (in result of taking over the pundi pressure by solidified matrix layers). In consequence, decompression of the occlusions resulted in local porosity of the material, reaching a little less than twenty per cent. Solidification shrinkage of the matrix extensively increases porosity of the parts of the samples that solidify latest of all. More careful examination of behavior of the occlusions occurring in saturated composite casting requires metallographic research methods.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty; kompozyty nasycane; okluzje gazowe

EN

composites; saturated composite; gas occlusion

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2002
• Tom: R. 2, nr 4
• Strony: 180--184
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., tab., rys., wykr.

Twórcy

autor

Jackowski J.

• Politechnika Poznańska, Instytut Technologii Materiałów, ul. Piotrowo 3, 61-138 Poznań

Bibliografia

• [1] Jackowski J., Grabian J., Porosity of Metal Infiltrated Composites - an Attempt at the Problem Analysis, Metal Matrix Composites and Metallic Foams, Euromat. Vol. 5 – Wiley, VCH Verlag Gmbh, Weinheim 2000.
• [2] Staronka A., Chemia fizyczna dla metalurgów, PWN, Warszawa 1977.
• [3] Jackowski J., Szweycer M., Grabian J., Przetakiewicz W., Sprawozdanie z projektu badawczego KBN nr 1317/T08/ 200/18 za rok 2001 - niepublikowane.
• [4] Mantaux O., Danis M., Lacoste E., Microporosities distribution in a metal matrix, Fonderie - Fondeur d’aujourd’hui 2000, 192, 14-24.
• [5] Jackowski J., Szweycer M., Gawdzińska K., Grabian J., Gas porosity in the castings made of saturated metal composites, Acta Metallurgica Slovaca 2001, 7, 353-359.
• [6] Metals. Reference book, Vol. III, Butterworths, London 1967, 1139.