Charakterystyka połączeń magnezu i stopu AZ91 z komponentami węglowymi

• Autorzy: Olszówka-Myalska A. , Myalski J. , Przeliorz R. , Botor-Probierz A.

Warianty tytułu

EN

Characteristic of bonding of magnesium and AZ91 alloy with carbon components

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badano połączenia magnez-włókno węglowe oraz stop magnezu AZ91--włókno węglowe i stop magnezu AZ91-cząstka węgla szklistego powstałe w próżni, w temperaturze 650°C. Stwierdzono, na podstawie obrazów SEM zgładów i przełomów, występowanie zwilżania włókien i cząstek zarówno magnezem jak i stopem AZ91 (rys. 8-13). Na granicy magnez-włókno nie stwierdzono strefy produktów oddziaływania ani fragmentacji włókien - otrzymane połączenie miało charakter mechaniczny (rys. 8, 9). W kompozytach z osnową ze stopu AZ91 obserwowano różnice w połączeniu komponentów w zależności od typu zbrojenia węglowego. Dla układu AZ91-włókno stwierdzono bardzo dobre połączenie między komponentami (fragmentacja włókien, brak dekohezji na granicy rozdziału) i równocześnie obecność strefy oddziaływania chemicznego (rys. 10, 11). Strefa ta ulegała degradacji pod wpływem wody. Połączenie AZ91-cząstka węgla szklistego było dobre, ale nie obserwowano intensywnego oddziaływania pomiędzy komponentami (rys. 12, 13). Dodatkowo wykonano analizę termiczną DSC mieszanin komponentów (rys. 14, 15). Nie stwierdzono oddziaływania magnez-węgiel podczas nagrzewania i chłodzenia w zakresie temperatury 20-720°C. Dodatkowe efekty cieplne wystąpiły podczas badań zarówno mieszaniny AZ91-włókna węglowe, jak i mieszaniny AZ91-cząstki węgla szklistego. Uzyskane wyniki wskazują na wpływ dodatku aluminium do osnowy magnezowej, a także rodzaju komponentów węglowych i sposobu ich łączenia (rys. 7) na połączenie powstałe w próżni, w tej samej temperaturze.

EN

The bonding of the magnesium-carbon fibre, AZ91 alloy-carbon fibre and AZ91 alloy-glassy carbon particle formed in vacuum at the temperature of 650°C was investigated. On the background of SEM images of polished cross sections and fractured cross sections the wettablity of the fibres both by magnesium and AZ91 alloy was confirmed (Fig. 8-13). Since the products interaction zone at the magnesium-fibre interface or fibre fragmentation were not observed in AZ91-carbon fibre system - only mechanical bonding formation was an outcome (Fig. 8, 9). In the composites with AZ91 matrix some differences between fibre and particle bonding mechanism were noticed. The bonding in the AZ91-carbon fibre system was very good (carbon fragmentation without decohesion at interface). Additionally, the presence of the chemical interaction zone and the zone decomposition in contact with water were evident (Fig. 10, 11). The bonding in the AZ91 -glassy carbon particles system was good as well, however the intensive reaction between components was not observed (Fig. 12, 13). The complementary thermal analysis of components mixtures by the DSC method has been performed (Fig. 14, 15). The effects of magnesium-carbon interaction during heating and cooling at the temperature range of 20-720°C were not detected. The additional thermal effects appeared during investigations of both the AZ91-carbon fibres and of the AZ91-glassy carbon particles. The results of presented experiment show that aluminium addition in the magnesium matrix, the type of carbon component and the method of components consolidation (Fig. 7) affect the interface structure formed in vacuum at the same temperature.

Słowa kluczowe

PL

stop AZ91; komponenty węglowe; magnez-włókno

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 3
• Strony: 138--144
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Olszówka-Myalska A.

autor

Myalski J.

autor

Przeliorz R.

autor

Botor-Probierz A.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Ślaska,

Bibliografia

• [1] Myalski J.: Materiały kompozytowe z osnową aluminiową zbrojone cząstkami węgla szklistego, Inżynieria Materiałowa 6 (2002) 745-748.
• [2] Lancin M., Marhic C.: TEM study of carbon fibre reinforced aluminium matrix composites: influence of brittle phases and interface on mechanical properties, Journal of the European Ceramic Society 20 (2000) 1493- 1503.
• [3] Bouix J., Berthet M. P., Bosselet F., Favre R., Peronnet M., Rapaud O., Viala J. C., Vincent C., Vincent H.: Physico-chemistry of interfaces in inorganic- matrix composites, Composite Science and Technology 61 (2001) 355-362.
• [4] Olszówka-Myalska A.: Struktura połączenia między osnową aluminiową i cząstkami wzmacniającymi w kompozytach, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, nr 70, Gliwice (2004).
• [5] Russell-Stevens M., Todd R., Papakyriacou M.: The effect of thermal cycling on the properties of carbon fiber reinforced magnesium composite, Materials Science and Engineering A 397 (2005) 249-256.
• [6] Hufenbach W., Andrich M., Langkamp A., Czulak A.: Fabrication technology and material characterization of carbon fibre reinforced magnesium, Journal of Materials Processing Technology 175 (2006) 218-224.
• [7] Wu F., Zhu J., Ibe K., Oikawa T.: Analysis of the interface in graphite/ magnesium composites at the nanometer scale, Composites Science and Technology 58 (1998) 77-82.
• [8] Sobczak N., Singh M., Asthana R.: High-temperature wettability measurement in metal/ceramic systems – some methodological issues, Current Opinion in Solid State and Materials Science 9 (2005) 161-166.
• [9] Eustathopoulos N.: Progress in understanding and modelling reactive wetting of metals on ceramics, Current Opinion in Solid State and Materiale Science 9 (2005) 152-160.
• [10] Chawla K. K.: Composite Materials Science and Engineering, Springer- Verlag (1987).
• [11] Wu F., Zhu J.: Morphology of second-phase precipitates in carbon-fiber and graphite-fiber-reinforced magnesium-based metal-matrix composites, Composites Science and Technology 57 (1997) 661-667.
• [12] Dorner-Reisel A., Nishida Y., Klemm V., Nestler K., Marx G., Muller E.: Investigation of interfacial reaction between uncoated and coated karbon fibers and the magnesium alloy AZ91, Anal Bioanal Chem 374 (2002) 635-638.