Wybrane własności kompozytów aluminium-cząstki węglika krzemu otrzymanych z proszków w procesie kucia na gorąco i po odkształceniu na zimno

• Autorzy: Wojtaszek M. , Szczepanik S.

Warianty tytułu

EN

Selected properties of aluminium-silicon carbide composites obtained from powders by hot forging and cold working

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań materiałów otrzymanych w technologii łączącej procesy metalurgii proszków oraz przeróbki plastycznej. Półwyroby do badań wytworzono w procesie kucia w temperaturze 500°C wyprasek z proszku aluminium RAI-1 oraz kompozytów na osnowie tego proszku umocnionych poprzez wprowadzenie cząstek węglika krzemu w ilości 5 i 10% obj. Uzyskane tworzywa odkształcano na zimno, stosując gnioty 8 i 25%. Badano wpływ udziału objętościowego cząstek węglika krzemu w osnowie oraz wpływ odkształcenia na zimno i jego wielkości na względną gęstość (rys. 3), twardość (rys. 4) oraz strukturę otrzymanych materiałów. Zachowanie tworzyw podczas ich odkształcania analizowano poprzez skonstruowanie dla nich krzywych płynięcia w temperaturze otoczenia oraz w podwyższonych temperaturach (rys. rys. 5 i 6). Na podstawie przeprowadzonych badań otrzymywania w procesie kucia na gorąco wyrobów z rozpylanego proszku aluminium i kompozytów na jego osnowie wzmacnianych cząstkami węglika krzemu można stwierdzić, że proponowana technologia kształtowania umożliwia otrzymanie wyrobów o wysokich gęstościach względnych, a wprowadzenie węglika krzemu obniża gęstość względną wyrobów. Wprowadzenie fazy umacniającej do aluminiowej osnowy lub odkształcanie na zimno powoduje wzrost twardości produktu. Podczas jednoosiowego ściskania tworzyw zmiany temperatury do 150°C nie spowodowały znaczących spadków naprężeń koniecznych do uzyskania danego odkształcenia, a w temperaturze 200°C naprężenie, przy którym przebiega płynięcie, znacznie się obniża. Dla osnowy i kompozytu o zawartości 5% obj. cząstek węglika krzemu odkształcenie na zimno po kuciu powoduje umocnienie materiału. W wyniku wprowadzenia do osnowy 5% obj. cząstek węglika krzemu rośnie naprężenie konieczne do uzyskania określonego odkształcenia, niezależnie od temperatury próby i wielkości gniotu na zimno po kuciu. Kompozyt o zawartości 10% obj. cząstek węglika krzemu ulega zniszczeniu w efekcie oddziaływania niższych naprężeń i odkształceń niż materiał osnowy.

EN

The work presents the results of research of materials obtained from powder using the technology that combined powder metallurgy and metal forming. Semi-finished products for the research were produced by forging the aluminium powder compacts and composite compacts containing 5 and 10 vol.% of silicon carbide particles at 500°C in closed-die. The obtained materials were cold-formed at room temperature with the reduction of height 8 or 25%. The volumetric content of the particles of SiC in the matrix and the influence of cold deformation on the relative density (Fig. 3), hardness (Fig. 4) and microstructure were investigated. Flow curves at room temperature and at elevated temperatures (Figs 5 and 6) were elaborated in order to analyse the behaviour of the materials during deformation. Basing on the realized research concerning hot forging of products obtained from aluminium powder and aluminium based composites reinforced with silicon carbide particles, it can be stated that the proposed forming technology makes it possible to obtain products showing high relative densities. It was found, that the addition of silicon carbide particles lowered the density of composite materials. Evaluation of the product microstructures qualitative confirmed density measurements results. Introducing the strengthening phase into aluminium matrix or cold forming leads to the increase of product hardness. During uniaxial compression test the change of temperature up to 150°C did not cause any significant drop in the stresses indispensable to obtain specified deformation, while at 200°C flow stress lowers significantly. In case of the aluminium matrix and composite with 5% silicon carbide volume fraction the flow stress increases, regardless of the test temperature and the amount of cold deformation after forging. Composite material with 10% silicon carbide volume fraction undergoes a failure under lower stresses and deformations when compared with aluminium matrix without silicon carbide particles.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt aluminiowy; proszki; proszki kompozytowe; odkształcanie; krzywa umocnienia

EN

composite; aluminium composite; powder metallurgy; deformation; flow curve

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 5, nr 3
• Strony: 70--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Wojtaszek M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Szczepanik S.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Gao J.W., Wang C.Y., Modeling the solidification of functionally graded materials by centrifugal casting, Materials Science and Engineering 2000, A292, 207-215.
• [2] Dolata-Grosz A., Śleziona J., Wieczorek J., Wytwarzanie i kształtowanie struktury kompozytowych odlewów aluminiowych o założonym rozmieszczeniu zbrojenia, Kompozyty (Composites) 2003, 3, 6, 125-130.
• [3] Tjong S.C., Ma Z.Y., High-temperature creep behaviour of powder-metallurgy aluminium composites reinforced with SiC particles of various sizes, Composites Science and Technology 1999, 59, 1117-1125.
• [4] Wojtaszek M., Szczepanik S., Wybrane własności kompozytu aluminium-cząstki węglika krzemu otrzymanego przez wyciskanie wyprasek z proszku, Kompozyty (Composites) 2003, 3, 8, 415-420.
• [5] Kaczmar J.W., Pietrzak K., Włosiński W., The production and application of metal matrix composite materials, Journal of Materials Processing Technology 2000, 106, 58-67.
• [6] Perończyk J., Biało D., Wpływ zawartości fazy zbrojącej Al2O3 i SiC w kompozytach aluminiowych na przebieg i wybrane wskaźniki technologiczne obróbki elektroerozyjnej (EDM), Kompozyty (Composites) 2003, 3, 8, 366-369.
• [7] Strainer L.G., Optimisation of the wet lay up/vacuum bag process for CRFP composites, Composites 1989, 20, 5, 441- -149.
• [8] Morawiecki M., Sadok L., Wosiek E., Przeróbka plastyczna, Podstawy teoretyczne, Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1986.
• [9] Wojtaszek M., Szczepanik S., Grzesiak J., Plastyczność materiałów otrzymanych z proszku aluminium w zakresie temperatur przeróbki plastycznej na gorąco, Materiały Konferencyjne XXVIII Szkoły Inżynierii Materiałowej, Kraków- -Szczawnica, 3-6.10. 2000, 281-289.