Wybrane aspekty technologii kompozytów ALFA

• Autorzy: Sobczak J. , Darłak P. , Wojciechowski A. , Pietrzak K. , Rudnik D.

Warianty tytułu

EN

Technological aspects of synthesis of ALFA composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono istniejące (w skali półprzemysłowej) i potencjalne (laboratoryjne) metody wytwarzania kompozytów na bazie stopów aluminium, zbrojonych materiałem odpadowym - popłolem lotnym (ALFA, ang. - ALuminium Fly Ash). W oparciu o badania prowadzone w Instytucie Odlewnictwa we współpracy z Instytutem Transportu Samochodowego i Energy of Industries, Ohio (USA) w niniejszym artykule przedstawiono wybrane aspekty technologiczne dotychczas stosowanych technik syntezy kompozytów. Ze względu na szerokie spektrum zagadnień związanych z wytwarzaniem materiałów heterogenicznych, ogromną ilością problemów technicznych zamieszczone informacje mogą stanowić znaczące źródło inspiracji do dalszego rozwoju badań nad otrzymywaniem kompozytów przeznaczonych do zastosowania zwłaszcza w przemyśle samochodowym. Przedstawiono wyniki otrzymane w trakcie prób wytworzenia kompozytu na drodze metalurgu proszków, infiltracji ciśnieniowej i mieszania mechanicznego (vortex). W trakcie badań stwierdzono występowanie wysokoenergetycznej i długotrwałej emisji fali akustycznej, której źródła emisji były zlokalizowane w nieciągłościach strukturalnych, ściśle związanych z ogólną specyfiką fazy zbrojącej. Emisja akustyczna ze względu na swój charakter i sposób propagacji została nazwana przez autorów efektem SODA.

EN

Aluminum-fly ash (ALFA - ALuminium Fly Ash) composites have been developed in recent years. Fly ash is a particulate waste material formed as a result of coal combustion in power plants. The use of fly ash as a filler or reinforcement for aluminum alloys called Metal Matrix Composites, or MMCs, is therefore very desirable from an environmental standpoint Fly ash forms at temperatures in the range of 920:1200°C and is collected as precipitator ash (solid particles) and cenospheres (hollow microspheres) that float on collection ponds. Production of aluminum alloy-fly ash composite material is difficult due to the poor wettability of fly ash and its light weight nature. The introduction of fly ash into liquid metal for making gravity castings oftentimes does not result in a uniform distribution of fly ash particles in the alloy structure. However, further remelting of the composite material combined with squeeze casting has been found to improve the distribution in aluminum-fly ash castings. Initial investigations employing a squeeze casting process (the application of external pressure on the molten metal) for Aluminum-fly ash MMCs has also demonstrated many advantages for this technique, i.e.: better compatibility between the metal matrix and the fly ash particles, a more improved structure of the matrix alloy, filling of some hollow particles of the fly ash with metal, and pressure activation of the fly ash-metal interface. In this work authors described some technological aspects of ALFA synthesis. The results have been considered basing on the long term collaboration between Foundry Research Institute, Motor Transport Institute and Energy of Industry Co. from Ohio, USA. Selected methods allow producing the material, which can be applied as the construction material. In a first method, powder metallurgy, fly ash was tentatively prepared (Fig. 2) and then was melted with aluminum matrix. The mechanical properties and structure were shown in Figure 3 and Table 2. The second method, pressure infiltration, needs to prepare a ceramic perform (Fig. 5), which next is infiltrated by liquid metal (Fig. 6). Obtained structures were shown in Figure 7. The third method, using liquid phase, allows producing composite with homogeneous distribution, but it still reveals unfavorable phenomena - floatation of light fly ash particles. Obtained structure was shown in Figure 10. During described research, a high energy acoustic emission was noticed, called by authors the SODA effect (available on Internet: http://darlak.neostrada.pl/soda).

Słowa kluczowe

PL

kompozyt ALFA; technologia; popiół lotny; stop aluminium; przemysł samochodowy; efekt SODA

EN

ALFA composites; technology; fly ash; aluminium; SODA effect

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 5, nr 3
• Strony: 3--9
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Sobczak J.

• Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków
• Transportu Samochodowego, ul. Jagiellońska 80, 03-301 Warszawa

autor

Darłak P.

• Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

autor

Wojciechowski A.

• Instytut Transportu Samochodowego, ul. Jagiellońska 80, 03-301 Warszawa

autor

Pietrzak K.

• Instytut Transportu Samochodowego, ul. Jagiellońska 80, 03-301 Warszawa

autor

Rudnik D.

• Instytut Transportu Samochodowego, ul. Jagiellońska 80, 03-301 Warszawa

Bibliografia

• [1] 1990 Coal Combustion By-Product. American Coal Ash Association, Revision No. 1, June 13, 1992, Washington DC.
• [2] Nonavinakere S., Reed B.E., Use of Ash to Treat Metal Bearing Waste Streams, Proceedings of the 10th International Ash Use Symposium, Vol. 1, EPRI TR-101774, January 1993, 120.
• [3] Sobczak J., Sobczak N., Przystaś G., Zastosowanie materia- łów odpadowych w odlewnictwie na przykładzie popiołów lotnych, Instytut Odlewnictwa, Kraków 1999.
• [4] Rohatgi P.K., Guo R., Keshavaram B.N., Golden D.M., Cast Aluminium - Fly Ash Composites for Engineering Applications, AFS Transactions 1995, 575-586.
• [5] Formanek B., Szopiński K., Olszówka-Myalska A., Kompozytowe proszki Al-Al2O3 i Al-SiC otrzymywane metodą mechanical alloying MA, III Seminarium Kompozyty’98 - Teoria i praktyka, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1998.