Mechaniczne wytwarzanie proszków kompozytowych 2024 Al-SiC i 6060 Al-SiC

• Autorzy: Kaczmar J. , Kurzawa A. , Janus A.

Warianty tytułu

EN

Production of composite 2024 Al-SiC and 6060 Al-SiC powders by the mechanical alloying

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań związanych z mechanicznym wytwarzaniem proszków kompozytowych na osnowie 2024 Al+SiC oraz 6060 Al+SiC. Mechaniczne wytwarzanie stopów MWS (Mechanical Alloying) polega na mieszaniu miękkich proszków osnowy z twardymi cząstkami fazy umacniającej w młynie wysokoenergetycznym - attritorze. W procesie mieszania uzyskuje się proszek kompozytowy, którego poszczególne cząstki składają się z materiału osnowy z cząstkami fazy umacniającej o rozmiarach mikrometrycznych lub mniejszych. Proszki kompozytowe stanowią półprodukt stosowany w procesie wytwarzania gotowych elementów kompozytowych. W tym przypadku wykorzystywane są najczęściej metody metalurgii proszków - prasowanie i spiekanie oraz przeróbki plastycznej - wyciskanie i kucie, prowadzone zarówno na zimno, jak i na gorąco. Do wprowadzania twardych cząstek umacniających SiC o zawartości 5, 10, 15% obj. i średniej średnicy 3 um w miękkie proszki osnowy 2024 Al i 6060 Al zastosowano attritor z pionową osią obrotu. Badania miały na celu określenie czasu mieszania wystarczającego do uzyskania wymaganej jednorodności rozmieszczenia cząstek umacniających SiC. W tym celu proszki kompozytowe zostały wytworzone przy różnych czasach mieszania (t1 = 0,5, t2 = 1, t3 = 2 godz.) oraz przy różnych prędkościach obrotowych mieszadła (v1 = 90, v2 = 120 1/min). Badania mikroskopowe pozwoliły na obserwację kolejnych etapów tworzenia się proszków kompozytowych w wyniku wielokrotnego sekwencyjnego odkształcania plastycznego cząstek proszków przez stalowe kule attritora (rys. rys. 2-4). Dokonano statystycznej oceny jednorodności rozmieszczenia cząstek SiC w proszkach osnowy, wyznaczając: wariancje delta2 dla średnich odległości miedzycząsteczkowych, przedziały ufności od średnich rzeczywistych odległości miedzycząsteczkowych lambda średnie dla 1 - a= 0,95 oraz współczynniki jednorodności dzeta rozmieszczenia cząstek SiC. Przeprowadzona analiza statystyczna wykazała wpływ czasu, prędkości mieszania oraz objętości względnej cząstek umacniających SiC na proces tworzenia się proszku kompozytowego oraz na uzyskanie jednorodności rozmieszczenia cząstek SiC w osnowach proszków 2024 Al i 6060 Al.

EN

Investigations of production of composite 2024 Al+SiC and 6060 Al+SiC composite powders based on Mechanical Alloying process are presented in the paper. Mechanical Alloying process, it is the high energy milling of soft matrix metal powders with the hard particles of the strengthening phase in the high energy ball mill-attritor. In the milling process the composite powder with particles composed of matrix material and strengthening particles of micron and submicron diameters are produced. Composite powders produced by mechanical alloying process are applied for further production of composite materials and elements. In order to produce the composite elements the processes of powder metallurgy are applied - pressing and sintering and cold and hot plastic processing - extrusion and forging. For production of composite powders containing 5, 10 and 15 vol.% of silicon carbide SiC characterized by powder mean diameters of 3 um in the soft matrix powders of 2024 Al and 6060 Al, the attritor with the vertical rotor was applied. The goal of the investigations was to determine the nulling time for the production of composite Al-SiC powders characterized by the homogeneous distribution of strengthening SiC powders in the matrix. For this purpose the powders were milled applying different milling times (t1 = 0.5, t2 = 1, t3 = 2 hours) and of rotor different rotation velocities (v1 = 90, v2 = 120 1/min). Microscopic investigations allowed to determine the stages of composite Al-SiC powders forming as the result of the sequential deformations of matrix powders by steel balls agitated by the rotor (Figs 2-4). The statistical evaluation of the distribution homogeneity of the SiC particles in the aluminium alloyed powders was performed determining the: variances delta2 for mean interparticle spacings, confidence intervals from the real mean interparticle spacings lambda for 1 - a= 0.95 and the homogeneity coefficients dzeta of SiC particles distribution. Statistical analysis has shown the effect of the milling time and milling rotation velocity as well as the relative volumetric content of SiC strengthening particles in the matrix on the process of composite Al-SiC particles forming and for achieving of homogeneous distribution of SiC particles in the matrices of 2024 Al and 6060 Al.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; materiał kompozytowy; proszki kompozytowe

EN

composite; composite material; composite powder; mechanical alloying

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 5, nr 4
• Strony: 61--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Kaczmar J.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji, ul. Łukasiewicza 3/5, 50-371 Wrocław

autor

Kurzawa A.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji, ul. Łukasiewicza 3/5, 50-371 Wrocław

autor

Janus A.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji, ul. Łukasiewicza 3/5, 50-371 Wrocław

Bibliografia

• [1] Kaczmar J.W., Pietrzak K., Włosiński W., The production and of metal matrix composite materials, Journal of Materials Processing Technology 2000, 106, 58-67.
• [2] Heming Zoz, Attritor Technologie - Stand der Technik, Metall 1995, 49, 2/95.
• [3] Schwarz R.B., Introduction to the viewpoint set on: mechanical alloying, Scripta Materialia 1996, 34, 1, 1-4.
• [4] Fogagnolo J.B., Velasco F., Robert M.H., Torralba J.M., Effect of mechanical alloying on the morphology, microstructure and properties of aluminium matrix composite powders, Materials Science and Engineering 2003, A 342, 131-143.
• [5] Ryś J., Stereologia materiałów, Wyd. Fotobit Design, Kraków 1995.
• [6] Cybo J., Jura S., Funkcyjny opis struktur izometrycznych w metalografii ilościowej, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 1995.
• [7] Pietrzak K., Kaczmar J.W., Włosiński W., Wytwarzanie, własności i zastosowanie materiałów kompozytowych ceramiczno-metalowych, Kompozyty - Seminarium, Częstochowa 1996.