Wytwarzanie kompozytów na osnowie stopów aluminium zbrojonych drobnodyspersyjnymi cząstkami ceramicznymi i międzymetalicznymi.

Śleziona, J.; Formanek, B.; Olszówka-Myalska, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wytwarzanie kompozytów na osnowie stopów aluminium zbrojonych drobnodyspersyjnymi cząstkami ceramicznymi i międzymetalicznymi.

Autorzy

Śleziona J. , Formanek B. , Olszówka-Myalska A.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Obtaining of aluminium alloys matrix composites reinforced with fine dispersed ceramic and intermetallic particles.

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy przedstawiono zagadnienie wytwarzania kompozytów z osnową ze stopów aluminium zbrojonych cząstkami ceramicznymi o wielkości poniżej 2 mikrometrów. Przedstawiono wybrane rozwiązania technologiczne wytwarzania in situ cząstek ceramicznych z wykorzystaniem ciekłej osnowy. Wytworzenie cząstek ceramicznych Al2O3 o wielkości 2 mikrometry możliwe jest również z wykorzystaniem technologii MA, przy wykorzystaniu zarówno cząstek tlenu glinu, jak i cząstek tlenków innych metali. Pokazano strukturę proszku kompozytowego Al/Al2O3. Zaproponowano i zrealizowano technologię wytworzenia kompozytów składającą się z połączonych technologii metalurgii proszków i mechanicznego mieszania ciekłego metalu. W technologii mechanicznego mielenia wytworzono proszki kompozytowe w układzie Al/Al2O3, Al/SiC oraz Al(FeOxTiO2, CuO, Ni), a następnie wprowadzono je w ilości 30% wag. do ciekłego stopu Al (AK11, AlMg2). Parametry procesu wytwarzania kompozytów metodą in situ dobrano na podstawie badań DTA. Wykonane kompozyty przebadano oceniając ich strukturę, rozmieszczenie cząstek ceramicznych i stopień przereagowania tlenków. Wykonano również badania właściwości mechanicznych wytworzonych kompozytów (Rm, HB, U). Wyznaczono na oprzyrzadowanym młocie wahadłowym Charpy'ego krzywe udarności oraz energię niszczenia poszczególnych kompozytów. Uzyskane charakterystyki mechaniczne kompozytów dają możliwość oceny wpływu zbrojenia na poszczególne cechy materiałowe.

In this work, the problem of producing Al alloys matrix composites reinforced with ceramic particles of size below 2 micrometers has been presented. Some technological solutions of producing Al-ceramic particles by in situ method with the application of a liquid matrix have been presented. Al2O3 particles of size below 2 micrometers can be obtained by means of the mechanical alloying method, where both aluminium oxide particles and particles of other metals oxides are used. The structure of the Al/Al2O3 composite powder is shown. A technology of the composites production consisting of combined powders metallurgy and liquid metal mixing technologies has been proposed and implemented, Al/Al2O3, Al/SiC and Al/(FeOxTiO2, CuO, Ni) composite powders were prepared by mechanical milling. In the next step, they were incorporated in the amount of 30 wt-% into liquid Al alloys (AK11, AlMg2). The parameters of the in situ process were chosen according to the DTA examination data. The composites produced were subjected to structure evaluation, ceramic particles distribution and of the degree of oxides reaction. Examination of mechanical properties (UTS, Brinell hardness, impact resistance) of the produced composites was performed additionaly. Using an instrumented Charpy hammer, the curves of impact resistance and fracture energy of composites were determined as well. The obtained mechanical characteristics of the composites enable to evaluate the influence of the reinforcement on individual material features.

Słowa kluczowe

kompozyty kompozyty na osnowie stopów aluminium cząstka ceramiczna cząstka międzymetaliczna mielenie mechaniczne DTA właściwości mechaniczne krzywe udarności energia niszczenia

composites aluminium alloys matrix composites ceramic particle intermetallic particle mechanical alloying DTA mechanical properties impact resistance fracture energy

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Inżynieria Materiałowa

Rocznik

2002

Tom

R. XXIII, nr 3

Strony

122--128

Opis fizyczny

Bibliogr. 32 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Śleziona J.

Katedra Nauki o Materiałach, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii Politechniki Śląskiej

autor

Formanek B.

Katedra Nauki o Materiałach, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii Politechniki Śląskiej

autor

Olszówka-Myalska A.

Katedra Nauki o Materiałach, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii Politechniki Śląskiej

Bibliografia

1. Skibo M. D., Schuster D. M, Hoover W. R.: Processing and Semi-fabrication of Al. Composite Materials, Light Metals Age, February, 1989, p. 15
2. Śleziona J.: Kształtowanie właściwości kompozytów stop Al – cząstki ceramiczne wytwarzanych metodami odlewniczymi, ZN Politechniki Śląskiej, Hutnictwo nr 47, Gliwice 1994
3. Samuel A. M., Samuel F. M.: Foundry aspects of particulate reinforcement aluminium MMCs factors containing composites quality, Rev. Engineering Materials, v. 104-107, pt. 1, 1995, pp. 65–98
4. Śleziona J.: Czynniki kształtujące strukturę i własności kompozytów Al cząstki ceramiczne, Archiwum Nauki o Materiałach, 3, t. 13, 1992, 179–208
5. Śleziona J.: Oddziaływanie cząstek ceramicznych z ciekłymi stopami Al, Inżynieria Materiałowa, 5, 1988, s. 117-120
6. Śleziona J., Hyla I., Grosz A., Urantówka G., Wieczorek J.. Odlewy kompozytowe z warstwowym rozmieszczeniem zbrojenia: Inżynieria Materiałowa, nr 3-4, str. 158-162, 1999
7. Kelly A. Strong Solids, Clarendon Press, Oxford, 1973
8. Szweycer M.: Zjawiska powierzchniowe w procesach odlewniczych, wyd. Instytutu Odlewnictwa, Kraków 1996
9. Froyen L.: In situ processing of MMCs: an overview in: Proceedings of the Int. Conf. Light Metals and Composites, Zakopane 1999, p. 15
10. Froyen L. In situ processing of MMCs end of the wetting problems? Transactions of Japan Welding Research Institute, 30 (2001) Special Issue, Proceedings of HTC-2000
11. Braszczyński J.: Wybrane czynniki fizyczne i technologiczne oddziaływujące na proces tworzenia odlewniczych kompozytów zbrojonych cząstkami, Krzepnięcie metali i stopów, Kompozyty zbrojone, nr 11, Ossolineum, Wrocław 1987
12. Fraś E., Jonas A., Kolbus A., Górny M.: Synteza kompozytów in situ Ai-ȚiC Cu-TiC z wykorzystaniem gazu reaktywnego, Inżynieria Materiałowa, 2000
13. Fras E., Jonas A., Wierzbiński S., Kolbus A.: Synthesises of aluminium composites reinforced with titanium carbides particles, in, Proceedings of the Int. Conf. Light Metals and Composites, Zakopane 1999, p. 323
14. Chen G., Sun G., Zhu Z.: Study on reaction-processed Al-Cu/ α -Al2O3(p) composites, Materials Science and Engineering A265 (1999), p. 197-201
15. Liddiard P. D., Grant P. S.: Aluminum powder metallurgy in perspective, Powder Metallurgy, v. 27. No 4, 1994, pp. 193-200
16. Setargew N., Poker B. A., Couper M. J.: The effect of reinforcement reaction on the structure of Al-Si based metal matrix composites. Material Science Forum, v. 217–222, pt. 2, 1996, pp. 259–274
17. Gupta M., Surappa M. K.: Processing microstructure mechanical properties of Al base metal matrix composites syntethysied using casting route, Rev Engineering materials, v. 104-107, pt 1,1995, pp. 259–274
18. Eliassan J.. Sandstroem R.: Application of aluminium matrix composites, Rev. Engineering Materials, v. 104-107, pt 1,1995, pp. 3–36
19. Focunga H.: New trends of metal matrix composites, Journal of the Soc. of Metals, v. 13, no 487, pp. 372-381
20. Tan M. J., Zhang X.: Powder metal matrix composites selection and processing, Materials Science and Eng. A., v. 244, no 1, 1998, pp. 80-85
21. Barbbier F., Ambroise M. H.: In situ proces for producing aluminium matrix composites containing inter metallic materials, Journal of Materials Science Letters, 14, 1995, pp. 457-459
22. Formanek B., Maciejny A., Szopiński K., Olszówka-Myalska A.: Kompozytowe materiały proszkowe otrzymane metodą mechanicznego stopowania. Inżynieria Materiałowa 3–4, 1999, str. 137–143
23. Formanek B., Szopiński K., Olszówka-Myalska A.: Kompozytowe proszki Al-Al₂O̟3 i Al-SiC otrzymywane metodą mechanical alloying MA, III Seminarium Kompozyty 98, Teoria i praktyka, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1998
24. Formanek B., Szala J., Szymański K.: Struktura i odporność na ścieranie natryskiwanych plazmowo powłok z kompozytowych proszków aluminium z fazami dyspersyjnymi, Inżynieria Materiałowa, nr 6, 2000, str. 274–279
25. Olszówka-Myalska A., Śleziona J., Formanek B., Myalski J.: Structure of bonding between composite powder and aluminium alloy formed during casting, 8th Int. Sc. Conf. Achievement in Mechanical & Materials Engineering, 1999, pp. 437-442, Rydzyna, 1999
26. Feng C. F., Froyen L.: Formation of Al3Ti and Al2O3 from an Al-TiO2 system for preparing in situ aluminium matrix composites, Composites, part A, 31, 2000. P. 385-390
27. Olszówka-Myalska A., Śleziona J., Formanek B., Myalski J.: Wpływ modyfikacji powierzchni cząstek na strukturę kompozytów odlewanych AlMg4-(Al-Al₂O3 )p, Inżynieria Materiałowa, nr 6, 2000, str. 379–382
28. Kaneko J., Kim D. G., Sugamta M.: Structure and properties of MA – aluminium metal oxide powders and their P/M. materials, Proceedings of 2nd Int. Conf. On Structural Application of mechanical Alloying, Vancouver, Canada. pp. 261–268
29. Formanek B., Gierek A., Szopiński K.: Dispersion hardened Al-Me-SiC poder obtained by the mechanical alloying method, AMT Kraków-Krynica, maj 1998
30. Śleziona J.: Zastosowanie złożonych tlenków do wytwarzania dyspersyjnych zbrojących w stopach aluminium, Archiwum Odlewnictwa (w przygotowaniu)
31. Wieczorek J., Dolata-Grosz A., Dyzia M., Śleziona J.: Właściwości tribologiczne kompozytowych materiałów o osnowie stopu aluminium AK12 zbrojonych cząstkami ceramicznymi, Kompozyty – Composites, 1,nr 2, 2001, str. 207-210
32. Myalski J., Śleziona J., Dolata-Grosz A., Posmyk A.: Tribological properties of Al matrix composites reinforced with SiC and A12O3 ceramic particles, Proceedings of Materials Week, 2001, Advanced Materials and Technology, Munich, wyd. na CD

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BOS5-0004-0071