Composite layers fabricated by in situ technique in iron castings

• Autorzy: Olejnik E. , Janas A. , Kolbus A. , Grabowska B.

Warianty tytułu

PL

Warstwy kompozytowe otrzymywane in situ w odlewach z żeliwa

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of studies on the development of 3 to 6 x 10−³ m thick composite layers in iron castings. The said layers are formed by an SHS reaction that occurs between the substrates, i.e. titanium and carbon, introduced into the mould. outcome is the synthesis of TiC carbides in a liquid alloy, where the hardness of these layers is 1950 MHV and the size ranges from 2 to 10 x 10 ^-6 m. Within the layer, locally coagulated clusters are formed. The stoichiometric mixture of titanium and carbon powders introduced to the mould, provokes changes in the alloy solidification conditions. This was confirmed by a DTA analysis, the results of which have indicated a change in the chemical composition of the alloy and local temperature rise in the reaction zone, amounting to 85 K respective of the remaining part of the casting.

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczące otrzymywania in situ warstw kompozytowych w odlewach z żeliwa. Powstają one w następstwie reakcji SHS (Self-Propagating High-Temperature Synthesis) zachodzącej pomiędzy wprowadzonymi do formy substratami, tj. tytanem i węglem. Inicjatorem reakcji jest zalewany do formy ciekły metal o temperaturze 1652 K. Wytworzone w wyniku burzliwej reakcji węgliki ulegają rozproszeniu w ciekłym metalu, tworząc po procesie krystalizacji osnowy warstwę kompozytową o grubości od 3 do 6 x 10-³ m. Wielkość uzyskanych faz ceramicznych o kształcie zbliżonym do owalnego wynosi od 2 do 10 x 10 ^-6 m. Tworzą one w obrębie warstwy lokalnie zwarte i skoagulowane formy, a ich maksymalna twardość wynosi 1950 MHV. Otrzymane krzywe TDA stopu bazowego oraz stopu zawierającego mieszaninę substratów reakcji SHS na dnie formy wskazują na różnice w procesie krystalizacji obu tych materiałów. Dotyczy to głównie krystalizacji stopu zawierającego substraty reakcji SHS, w którym obserwuje się brak efektu cieplnego wywołanego krystalizacją austenitu pierwotnego. Efekt ten widoczny jest w stopie bazowym. Wynik taki wskazuje na zmianę składu stopu wywołaną wprowadzonymi do formy proszkami, tj. tytanem i węglem. Ponadto silnie egzotermiczna reakcja syntezy węglików prowadzi do wzrostu temperatury w strefie reakcyjnej o 85 K.

Słowa kluczowe

EN

composite layers; in situ composite; SHS reaction; synthesis TiC; iron casting

PL

warstwy kompozytowe; kompozyty in situ; reakcja SHS; synteza TiC; żeliwo

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 11, nr 2
• Strony: 120--124
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Olejnik E.

autor

Janas A.

autor

Kolbus A.

autor

Grabowska B.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, ul. Reymonta 23, 31-266 Krakow, Poland,

Bibliografia

• [1] Yisan W., Yichao D., Jing W., Fengjun Ch., Jianguo S., In situ production of vanadium carbide particulates reinforced iron matrix surface composite by cast-sintering, Materials and Design 2007, 28, 2202-2206.
• [2] Kieback A., Neubrand H., Riedel, Processing techniques for functionally graded materials, Materials Science and Engineering A 2003, 362, 81-105.
• [3] Kwon H., Kang S., Microstructure and mechanical properties of TiC-WC-(Ti,W)C-Ni cermets, Materials Science and Engineering A 2009, 520, 75-79.
• [4] Kim J., Seo K., Kang S., Microstructure and mechanical properties of Ti-based solid-solution cermets, Materials Science and Engineering A 2011, 528, 2517-2521.
• [5] Jura S., Suchoń J., Compound castings of steel and cast iron, Solidification of Metals and Alloys 1995, 24, 67-70.
• [6] Suchoń J., Bond formation between cast iron and cast steel in bimetallic castings, Archives of Foundry 2006, 22, 483-489.
• [7] Jeshvaghani R.A., Shamanian M., Jaberzadeh M., Enhancement of wear resistance of ductile iron surface alloyed by stellite 6, Materials and Design 2011, 32, 2028-2033.
• [8] Asano K., Yoneda H., Formation of in situ composite layer on magnesium alloy surface by casting process, Materials Transactions 2008, 49, 10, 2394-2398.
• [9] Wang Y., Ding Y., Wang J., Cheng F., Shi J., In situ production of vanadium carbide particulates reinforced iron matrix surface composite by cast-sintering, Materials and Design 2007, 28, 2202-2206.
• [10] Pampuch R., Lis J., Advanced methods for SHS powders developed in Krakow, International Journal of Self Propagating High-Temperature Synthesis 2008, 17, 85-91.
• [11] Li Y.X., Hu J.D., Wang H.Y., Guo Z.X., Study of TiC/Ni3Al composites by laser ignited self-propagating high-temperature synthesis (LISHS), Chemical Engineering Journal 2008, 140, 621-625.
• [12] Park H., Nakata K., Tomida S., In situ formation of TiC particulate composite layer on cast iron by laser alloying of thermal sprayed titanium coating, Journal of Materials Science 2000, 35, 747-755.
• [13] Khor K.A., Gu Y.W., Dong Z.L., Plasma spraying of functionally graded yttria stabilized zircon/NiCoCrAlY coating system using composite powder, Journal of Thermal Spray Technology 2000, 9, 245-249.
• [14] Merzhanov A.G., Combustion processes that synthesize materials, Journal of Materials Processing Technology 1996, 56, 222-241.
• [15] Fraś E., Olejnik E., Janas A., Kolbus A., FGMs generated method SHSM, Archives of Foundry Engineering 2009, 9, 123-128.
• [16] Fraś E., Olejnik E., Janas A., Kolbus A., Fabrication of in situ composites layer on cast steel, Archives of Foundry Engineering 2010, 10, 175-180.