Wpływ rodzaju włókien węglowych na jednorodność strukturalną prasowanego kompozytu AlSi13Cu2-Cf

• Autorzy: Zyska A. , Konopka Z. , Łągiewka M. , Nadolski M.

Warianty tytułu

EN

The influence of carbon fibre type on the structural uniformity of squeezed AlSi13Cu2-Cf

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki ilościowych badań metalograficznych rozmieszczenia włókien węglowych w kompozytach na osnowie stopu AlSil3Cu2. Dokonano porównania dwóch gatunków włókien węglowych: HTA 5M81 firmy Tenax pokrytych warstwą niklu (0,25 |im) oraz Fortafil 143 bez pokrycia metalicznego. Badaniom poddano odlewy kompozytowe o udziale objętościowym fazy zbrojącej 5%, 10% i 15%. Kompozyty wytwarzano metodą mieszania mechanicznego, a następnie prasowano metodą bezpośrednią na prasie hydraulicznej PHM-250c. Rozmieszczenie fazy umacniającej w osnowie siluminu oceniono na podstawie wskaźnika niejednorodości struktury (v). Wskaźnik ten dla kompozytów zbrojonych włóknami HTA 5M81 kształtował się na znacznie niższym poziomie niż dla kompozytów z włóknem Fortafil 143. Mała wartość tego wskaźnika oznacza stosunkowo równomierne rozmieszczenie zbrojenia w objętości osnowy. Wykazano, że jednorodność strukturalna wzrasta proporcjonalnie do udziału objętościowego włókien. Stwierdzono, że preparacja powierzchni włókien warstwą Ni polepsza ich zwilżanie i ułatwia mieszanie, co w efekcie pozwala uzyskać kompozyt o strukturze izotropowej z wyraźnie odizolowaną i równomiernie rozmieszczoną fazą zbrojącą.

EN

The results of quantitative metallographic examination concerning the arrangement of carbon fibre in AlSil3Cu2 alloy matrix composite have been presented. Two types of fibre: HTA 5M81 covered with nickel layer produced by TENAX and Fortafil 143 without metallic coating have been compared. Composite castings with 5%, 10%, or 15% volume fraction of reinforcing phase have been examined. Composites have been produced by the method of mechanical mixing and subsequent direct squeeze casting by means of the PHM-250c hydraulic press. The assessment of the reinforcing phase arrangement within the silumin matrix has been based on the non-uniformity factor for the structure (v). This factor has been much lower for composites reinforced with HTA 5M81 fibre than for composites with Fortafil 143 fibre. Low value of this factor indicates relative uniform reinforcement arrangement within the volume of matrix. It has been also revealed that the structural uniformity increases proportionally to the increase in the volume fraction of fibre. It has been found that surface preparation with the Ni layer improves wettability of fibre and makes easier the mixing process, what results in obtaining composite of isotropic structure with distinctly separated and uniformly arranged reinforcing phase.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty metalowe; włókna węglowe; pokrycie; prasowanie w stanie ciekło-stałym; mikrostruktura

EN

metal matrix composites; carbon fibre (CF); covering layer; squeezing; microstructure

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 29, nr 3
• Strony: 73--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.

Twórcy

autor

Zyska A.

autor

Konopka Z.

autor

Łągiewka M.

autor

Nadolski M.

• Katedra Odlewnictwa, Politechnika Częstochowska

Bibliografia

• [1] Akbulut H., Durman M., Temperature dependent strength analysis of short fiber reinforced Al-Si metal matrix composites, Materials Science and Engineering, 1999, vol. A262, s. 214 -226.
• [2] Akbulut H., Durman M., Yilmaz F., Dry wear and friction properties of δ-Al2O3 short fiber reinforced Al-Si (LM 13) alloy metal matrix composites, Wear, 1998, vol. 215, s. 170 - 179.
• [3] Campbell J., Review of Fluidity Concepts in Casting, Cast Metals, 1994, 7, s. 227 - 237.
• [4] Doutre D., Foundry Experience in Casting Aluminium Metal Matrix Composites, Trans. Amer. Found. Soc., 1993, 101, s. 1070- 1076.
• [5] Hashim J., Looney L., Hashmi M. S. J., The wettability of SiC particles by molten aluminium alloy, J. of Mater. Proc. Technology, 2001, vol. 119, s. 324 - 328.
• [6] Landry K., Characteristic contact angles in the aluminium/vitreous carbon system, Scripta Materialia, 1996, vol. 34, s. 841 - 846.
• [7] Liu Y.-F., Tanaka Y., Masuda C., In situ detection of fiber break and analysis of its effect on stress transfer during tensile tests of a metal matrix composite, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing (Incorporating Composites and Composites Manufacturing), 1999, vol. 30, s. 1243- 1249.
• [8] Rams J., Ureña A., Escalera M. D., Sánchez M., Electroless nickel coated short carbon fibres in aluminium matrix composites, Composites A, 2007, vol. 38, s. 566 - 575.
• [9] Wan Y. Z., Wang Y. L., Luo H. L., Dong X. H., Cheng G. X., Effects of fiber volume fraction, hot pressing parameters and alloying elements on tensile strength of carbon fiber reinforced copper matrix composite prepared by continuous three-step electrodeposition, Materials Science and Engineering, 2000, vol. A288, s. 26.
• [10] Wielage B., Dorner A., Corrosion studies on aluminium reinforced with uncoated and coated carbon fibres, Composites Sc. Techn., 1999, vol. 59, s. 1239 - 1245.
• [11] Zarański Z., Łosik I., Bojar Z., Badania właściwości włókien węglowych po modyfikacji ich powierzchni, Kompozyty, 2002, nr 5, s. 318.
• [12] Ziencik H., Gabrylewski M., Prace nad technologią otrzymywania kompozytów aluminium-włókna węglowe, Inżynieria Materiałowa, 1985, nr 6, s. 136.