Struktura i wybrane własności kompozytu z gradientem składu chemicznego otrzymanego z proszku aluminium i stopu Al-Si-Fe-Cu-Mg

• Autorzy: Szczepanik S. , Krawiarz J.

Warianty tytułu

EN

Structure and properties of powder metallurgy Al /Al-Si-Fe-Cu-Mg composites with chemical composition gradient

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zakres możliwości materiałowych elementów konstrukcyjnych i narzędzi znacznie poszerzają materiały gradientowe, które umożliwiają wytwarzanie wyrobów o mniejszej masie i ukierunkowanych własnościach. W grupie tych tworzyw postrzegane są materiały kompozytowe na osnowie aluminium i jego stopów. W pracy przedstawiono wyniki badań wytwarzania kompozytów z proszku aluminium i stopu Al17Si5Fe3Cu1,1Mg0,6Zr, obrabianego cieplnie przez przesycanie i starzenie. Wypraski z proszków materiałów wyjściowych i ich mieszanek z gradacją 20% proszku stopowego od 0 do 100% mas. i proszku aluminium odkształcano w matrycach zamkniętych, w warunkach izotermicznych. Dla otrzymanych materiałów opracowano struktury i własności mechaniczne po odkształcaniu. Wytworzono również kompozyt z gradientem składu chemicznego. Wyroby otrzymane zarówno z samego proszku aluminium RAl-1, jak i stopu Al17 oraz ich mieszanek są praktycznie pozbawione porowatości. Wraz ze wzrostem zawartości proszku stopu Al17 w tworzywach rośnie wytrzymałość na ściskanie oraz następuje umocnienie, w wyniku zmniejsza się plastyczność otrzymanych materiałów. Udział powierzchni przełomu kruchego zwiększa się z rosnącą zawartością stopu Al17 w materiałach. W wytworzonym kompozycie z gradientem składu chemicznego uzyskano kierunkową wytrzymałość na ściskanie. Jest ona znacznie większa podczas obciążenia próbki siłą przyłożoną prostopadle do gradientu składu chemicznego niż równolegle.

EN

Gradient materials are a unique type of composite, formed from two distinct constituents, which exhibits a graded composition, appearing to transform from one material to another, thus producing gradual changes in characteristics and resultant new exploitable functional properties. Accordingly they extend the range of solutions for constructional components. Research to extend the development of these materials are directed mainly towards obtaining experimental data necessary for working out their optimum chemical composition, microstructure and properties, and also developing methods of manufacture and processes of forming semi and finished products. Aluminium and aluminium alloys form an important group of gradient materials with potential for manufacture of low density construction parts. Aim of this research was, using Powder Metallurgy and subsequent plastic work and heat treatment, the production of composite with gradient chemical composition from the aluminium and its alloy Al-Si-Fe-Cu-Mg. Gradient composite preforms were manufactured by cold pressing aluminium, RAl-1, and aluminium alloy Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr, designated Al17, powders. Concentration changed from 0 to 100% alloy at 20% intervals. The performs were closed - die forged at a temperature of 490° C and their structures and mechanical properties after forging and additional heat treatment studied. Materials from RAl-1, aluminium alloy Al17 and some mixtures were without porosity. The influence of chemical composition gradient on material flow and tensile, bend and compression properties was examined. Increase in Al17 content increases the compressive strength, but decreases plasticity: on fractographs the increase in brittle regions is visible. Chemical composition of the specimens influenced stress-strain dependence during compression test. In gradient materials there was a pronounced anisotropy in compressive strength with values perpendicular to the concentration gradient being approximately double compared to parallel to the gradient. Optimum strengths were for Al-80% Al17 material: tensile - 219 MPa and compressive - 620 MPa, respectively. The value of compressive strength for the gradient material, measured perpendicular to the concentration gradient and plasticity are comparable with the Al-60%Al17 material.

Słowa kluczowe

PL

proszek stopu aluminium; odkształcanie na gorąco; struktura; materiały z gradientem składu chemicznego; kompozyt; własności mechaniczne

EN

aluminium alloys powder; hot forming; structure; gradient chemical composition; composite; mechanical properties

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 8, nr 4
• Strony: 369--374
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., zdj.

Twórcy

autor

Szczepanik S.

autor

Krawiarz J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• [1] Neubrand A., Rődel J., Gradient materials: an overview of a novel concept, Zeitschrift fűr Metallkunde 1997, 88, 358-371.
• [2] Kieback B., Meyer-Olbersleben F., Bautaile mit konträren Eigenschaften aus Gradientenwerkstoffen herstellbar, Maschinenmarkt 1999, 105, 38-40.
• [3] Rajcach S., Lehnert W., Simulation of the deformation of graded materials, Advanced Engineering Materials 2000, 2,442-444.
• [4] Szczepanik S., Raβbach S., Hot forming of aluminium based gradient materials, ESAFORM the 5th International Conference on Material Forming, eds. M. Pietrzyk, Z. Mitura, J. Kaczmar, Kraków, April 14-17, 2002, „Akapit", Kraków 2002, 335-338.
• [5] Szczepanik S., Gradient materials on aluminium alloy basis obtained from powders by hot forming, Inżynieria Materiałowa 2007, 3-4, 602-605.
• [6] Szczepanik S., Wpływ zagęszczania na gorąco wyprasek z mieszanek proszków aluminium i stopu A117Si3,3Cul,4 MgO,6Zr na własności otrzymanych materiałów, Rudy i Metale Nieżelazne 2007, 11, 707-711