Formowanie struktury kompozytowych odlewów aluminiowych z wielofazowym umocnieniem

• Autorzy: Dolata-Grosz A. , Śleziona J. , Myalski J. , Formanek B. , Wieczorek J.

Warianty tytułu

EN

The formation of the structure of composite aluminium casts with multiphase reinforcement

• Konferencja: Krajowa Konferencja "Nowe Materiały - Nowe Technologie w Przemyśle Okrętowym i Maszynowym" (III; 28.05. - 01.06.2006; Międzyzdroje, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule scharakteryzowano kompozyty na osnowie stopów aluminium umacnianych cząstkami ceramicznymi i fazami międzymetalicznymi. W analizie zagadnienia uwzględniono dane literaturowe oraz badania własne przeprowadzone w Politechnice Śląskiej. Umacniane dyspersyjnymi cząstkami kompozyty aluminiowe znajdują zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i maszynowym. Struktura i właściwości kompozytów wytwarzanych technologiami tradycyjnymi i nowoczesnymi determinowane są rodzajem, wielkością i kształtem, udziałem oraz składem fazowym umocnienia. Omówiono metodę otrzymywania, strukturę i właściwości szerzej stosowanych kompozytów aluminiowych umacnianych cząstkami węglika krzemu i tlenku aluminium. Przedstawiono technologiczne i materiałowe uwarunkowania wytwarzania kompozytów „in situ” z wielofazowym umocnieniem fazami międzymetalicznymi i ceramicznymi. Scharakteryzowano strukturę i właściwości kompozytów otrzymywanych w połączonych procesach odlewania i metalurgii proszków, tj. Al-FeAl-TiAl-Al2O3, Al-FeAl3-TiC-Al2O3, Al/NiCr-Cr3C2-TiC, Al/Fe-Cu-TiC, a także kompozytu heterofazowego o osnowie stopu aluminium z cząstkami ceramicznymi i węglem szklistym. Struktura wytworzonych kompozytów powiązana była ze składem fazowym reaktywnych kompozytowych proszków wprowadzanych do stopów aluminium oraz wielkością i rodzajem stosowanego umocnienia. Strukturę kompozytów scharakteryzowano metodami mikroskopii świetlnej i skaningowej, a skład fazowy i chemiczny umocnienia określono metodami dyfrakcji oraz spektroskopii rentgenowskiej. Wytworzone kompozyty charakteryzują sie korzystnymi właściwościami tribologicznymi, wysoką odpornością na zużycie i niskim współczynnikiem tarcia wynikającym z hybrydowego umocnienia. Wskazano na możliwości kształtowania struktury i właściwości kompozytów z osnową aluminiową poprzez kompleksowe rozwiązanie doboru umocnienia, parametrów technologicznych i metod wytwarzania.

EN

Aluminium alloy based composites reinforced with ceramic particles and intermetallic phases are characterized in the paper. The literature data and authors’ own studies conducted at the Silesian University of Technology have been taken into account when analyzing the problem. Aluminium composites reinforced with dispersion particles find applications in the automotive, aircraft and machine building industries. The structure and properties of composites produced by both traditional and state-of-the-art technologies are determined by the type, size, shape, fraction and phase composition of the reinforcement. A method of obtaining, the structure and properties of widely applied aluminium composites reinforced with silicon carbide and aluminium oxide particles are discussed. The technologies and material related conditions of „in situ” production of composites with multiphase intermetallic and ceramic reinforcement are presented. The structure and properties are characterized of composites obtained in combined casting and powder metallurgy processes, i.e. Al-FeAl-TiAl-Al2O3, Al-FeAl3-TiC-Al2O3, Al/NiCr-Cr3C2-TiC, Al/Fe-Cu-TiC, as well as of a heterophase aluminium alloy based composite with ceramic particles and glassy carbon. The structure of the composites produced was connected with the phase composition of the reactive composite powders incorporated in aluminium alloys and with the size and type of the reinforcement used. The structure of the composites was characterized by means of light and scanning microscopy methods, and the phase and chemical compositions of the reinforcement were identified by diffraction and X-ray spectroscopy methods. The so fabricated composites are characterized by advantageous tribological properties, high wear resistance and low friction coefficients resulting from the hybrid reinforcement. The possibilities have been indicated of shaping the structure and properties of aluminium matrix composites by a complex solution regarding the selection of reinforcement, technological parameters and production methods.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty na osnowie stopów aluminium; cząstki ceramiczne; fazy międzymetaliczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 3
• Strony: 688--691
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys.

Twórcy

autor

Dolata-Grosz A.

autor

Śleziona J.

autor

Myalski J.

autor

Formanek B.

autor

Wieczorek J.

• Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów,

Bibliografia

• [1] Śleziona J.: Kształtowanie właściwości kompozytów stop Al - cząstki ceramiczne wytwarzanych metodami odlewniczymi, ZN Politechniki Śląskiej, Hutnictwo nr 47, Gliwice 1994.
• [2] Hashim J., Looney L.,. Hashim M.S.J: Metal matrix composites: production by the stir casting method, Journal of Material Processing Technology, vol. 92-93, 1999, 1-7.
• [3] SkiboM.D., Schuster M.: US Patent No.4 759 995, 26 July,1988.
• [4] Górny Z., Sobczak J.: Metal matrix composites fabricated by the squeeze casting process, Transactions of the Foundry Research Institute, 42, 1995, 99.
• [5] Kaczmar J.W., Pietrzak K., Włosiński W.: The production and application of metal matrix composite materials, Journal of Material Processing Technology, 106 (2000), 58-67.
• [6] Mohamed A. Taha: Practicalization of cast metal matrix composites MMCCs, Materials and Design 22 (2001), 431-441.
• [7] Prasad S., Rohatgi P.K: Tribological Properties of Al Alloy Particles Composites, Journal of Metals, 1987, 22-28.
• [8] Posmyk A., Śleziona J., Dolata-Grosz A., Wieczorek J.: Reibungs - und Schmierungsverthalten von Aluminium - legierungen mit einem verstärkten Oberflächenbereich, Technische Akademie Esslingen, 2th.Int. Collopuium, January 11-13 2000, Tribology 2000 - Plus, , volume III, 1591-1598.
• [9] Posmyk A: Kształtowanie właściwości tribologicznych warstw wierzchnich tworzyw na bazie aluminium, ZN Politechniki Śląskiej, Hutnictwo Z. 62, Gliwice 2002.
• [10] Śleziona J., Wieczorek J., Dolata-Grosz A.: ,,Struktura i właściwości trybologiczne warstw kompozytowych stop AK12 cząstki ceramiczne Al2O3 wytworzonych technologią odlewania odśrodkowego”, Inżynieria Materiałowa, 4, 2004, 760-766.
• [11] Wieczorek J., Śleziona J., Myalski J., Dolata-Grosz A., Dyzia M.: Zużycie i struktura powierzchni po współpracy w warunkach tarcia technicznie suchego w kompozytach AK12-cząstki ceramiczne”, Kompozyty (Composites) 6(2003)3, 131-135.
• [12] Dolata-Grosz A., Śleziona J.: Czynniki determinujące kształtowanie struktury w kompozytach Al-cząstki ceramiczne w procesie odlewania odśrodkowego, Inżynieria Materiałowa, 6, (2003), 613-616.
• [13] Śleziona J., Dolata- Grosz A., Dytkowicz A., Wieczorek J.: The effect of Al2O3 and SiC particles preparation on quality of the metalceramic suspension, IV International Conference, Surface Phenomena in Foundry Processes, 1998, 263-271.
• [14] Olszówka-Myalska A.: Wpływ preparacji cząstek Al2O3 niklem na właściwości kompozytu Al-(Al2O3)p, Kompozyty, 2, 2002, 199- 203.
• [15] Braszczyński J.: Problemy technologii odlewanych kompozytów metalowych, Nowe Technologie i Osiągnięcia w Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, Wyd. Pol. Częst, Częstochowa 2001, 11-19.
• [16] Lakshmi S., Lu L., Gupta M.: In situ preparation of TiB2 reinforced Al based composites, Journal of Materials Processing Technology 73 (1998), 160-166.
• [17] Fraś E., Janas A., Kolbus A.: Odlewany kompozyt aluminiowy in situ umacniany cząstkami borków tytanu, Kompozyty (Composites) 1(2001)1, 23-27.
• [18] Fraś E., Janas A., Wierzbiński S., Kolbus A.: Odlewane aluminiowe kompozyty ,,in situ'', umacniane węglikami tytanu , IV Międzynarodowa Konferencja Naukowa: Zapewnienie jakości w odlewnictwie 2000, Krzepnięcie Metali i Stopów PAN, 2000 R. 2 nr 43, 167-176.
• [19] Zyska A., Braszczyńska-Malik K. N.: Structure of the Al-(TiB2 + Al2O3)p composites produced by in situ method, Composites 4 (2004) 11, 336-340.
• [20] Dolata-Grosz A., Śleziona J., Wieczorek J., Formanek B.: Struktura odlewów odśrodkowych w kompozytach Al-FeOTiO2, (Composites), Kompozyty 4 (2004) 10, 164-169.
• [21] Dolata-Grosz A., Formanek B., Śleziona J., Wieczorek J.: Aluminium hybrid Composites reinforced with intermetallic and ceramic phases, Archives of Foundry, 4/2004/14, 126-131.
• [22] Dolata-Grosz A., Formanek B., Śleziona J., Wieczorek J.: Al- FeAl-TiAl-Al2O3 composite with hybrid reinforcement, Journal of Materials Processing Technology, 162-163 (2005), 33-38
• [23] Dolata-Grosz A., Formanek B., Śleziona J.: Aluminium matrix cast composites (AlMCCs) with hybrid reinforcement, Archieve of Foundry 5/2005/15, 70-78.
• [24] A. Dolata-Grosz, B. Formanek, J. Wieczorek: Cast aluminium with Fe-Cu-TiC composite powder reinforcement, Journal of Materials Processing Technology, (2006), w druku.
• [25] A. Dolata-Grosz, B. Formanek, J. Śleziona, J. Wieczorek: Struktura heterofazowych aluminiowych odlewów kompozytowych zawierających węgliki chromu i tytanu, Kompozyty (Composites), 5(2005)3, s. 81-85.
• [26] KBN nr 3T08D02428: Kształtowanie funkcjonalnej, warstwowej struktury odlewów kompozytowych zawierających zbrojenie heterofazowe.
• [27] J. Myalski, J. Wieczorek, J. Śleziona, A. Dolata-Grosz, M. Dyzia: Tribologiczne właściwości kompozytów zbrojonych mieszaniną cząstek ceramicznych i węgla szklistego, Inżynieria Materiałowa, 3 (2005),93-104.
• [28] Myalski J., Wieczorek J., Dolata-Grosz A.: Tribological properties of heterophase composites with an aluminium matrix, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 2006, (w druku).
• [29] A. Dolata-Grosz, J. Wieczorek: Właściwości tribologiczne heterofazowych aluminiowych odlewów kompozytowych zawierających węgliki chromu i tytanu, Kompozyty (Composites), 2006, (w druku).
• [30] Watanabe Y, Nakamura T: Microstructures and wear resistances of hybrid Al-(Al3Ti+Al3Ni) FGMs fabricated by a centrifugal method, Intermetallics 9 (2001), 33-43.
• [31] Myalski J., Śleziona J: Kompozyty metalowe zbrojone cząstkami węgla szklistego, Przegląd Odlewnictwa 1/2005, str.24-33.
• [32] Myalski J.: Materiały kompozytowe z osnową aluminiową zbrojone cząstkami węgla szklistego, Inżynieria Materiałowa, 6, 2002, 745-748.
• [33] A. Dolata-Grosz, J. Wieczorek, J. Śleziona: Otrzymywanie AMCs w połączonych procesach odlewania i metalurgii proszków, Kompozyty (Composites), 2006, (w druku).
• [34] Formanek B., Jóźwiak S., Szczucka-Lasota B., Dolata-Grosz A., Bojar Z.: Intermetallic alloys with ceramic particles and technological concept for high loaded materials, Elsevier: Journal of Materiale Processing Technology, 162-163 (2005) pp. 46-51.
• [35] KBN nr 4T08C00825: Kompozytowe materiały i powłoki natryskiwane cieplnie metodami naddźwiękowymi - HVOF i HVAF o wysokiej odporności na zużycie korozyjne i erozyjne.
• [36] Song J.I., Bae S.I., Ham K.C., Han K.S.: Abrasive Wear Behavior of Hybrid Metal Matrix Composites, Key Eng. Mat., Vol. 183-187, 2000, 1267-1272.
• [37] Guo M.L.Ted, Tsao C-Y.A.: Tribological behavior of selflubricating aluminium/SiC/graphite hybrid composites synthesized by the semi-solid powder-densification method, Composites Science and Technology 60 (2000), 65-74.