Wpływ makrostruktury na właściwości tribologiczne odlewanego odśrodkowo kompozytu stop AK12-cząstki Al2O3

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

Warianty tytułu

IT

Composite macrostructure effect on tribological properties of centrifugal casted composite AK12 Al2O3 particles

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kompozyty na osnowie stopów aluminium wzmacniane cząstkami ceramicznymi AI2O3 znajdują zastosowanie w budowie węzłów tarcia, wykorzystywanych w przemyśle maszynowym, lotniczym oraz samochodowym. Rozmieszczenie cząstek zbrojących w osnowie, ich udział objętościowy (rys. 4), kształt oraz wielkość determinują strukturę (rys. 5) a zatem i właściwości materiału. W artykule przedstawiono możliwości kształtowania rozmieszczenia cząstek w odlewie poprzez zastosowanie odlewania odśrodkowego z pionową osią wirowania formy. Badaniami objęto kompozyty na osnowie stopu AK 12 zbrojonego cząstkami AI2O3 o wielkości 10 žm, 30 žm, 50 žm oraz ich mieszaniną. Oceniono strukturalne cechy warstw kompozytowych, takie jak: grubość, położenie oraz udział cząstek zbrojących. Pozwoliło to na określenie wpływu wielkości cząstek na strukturę warstwy kompozytowej. Właściwości tribologiczne, w skojarzeniu żeliwo-kompozytowa warstwa, badano w warunkach tarcia technicznie suchego, wykorzystując tester T-01 (rys. 7). Na podstawie przeprowadzonych badań mikroskopowych i profilografometrycznych, powierzchni kompozytów AK12-Al2O3 po współpracy (rys. 9), opisano zależność pomiędzy wielkością cząstek zbrojących a geometrią warstwy wierzchniej kompozytu. Przeprowadzone badania pozwoliły na sformułowanie modelu zużycia tribologicznego kompozytu w zależności od wielkości cząstek zbrojących (rys. 15).

EN

Aluminium based metal matrix composites are well known for their good wear and erosion resistance, high specific strength, stiffness and hardness. They have found applications within the aerospace, military but especially in the automotive industries. The distribution of particles, their size and shape, and volume fraction together with production method determine the structure and properties of the composite (Fig. 4-6). Many applications of composite products, such as sleeves, rings, cylinder blocks and pistons, need only a local displacement of reinforcement. Centrifugal casting MMC' s is one of the method, which can give a local gradient or layered particles concentration on the thickness of the mould. Distribution of the reinforcement in cast composites layers, which is the subject of this article, allows to receive good joint of special useful properties of reinforced areas - high hardness and wear resistance - with expected good mechanical properties of regions, which do not posses ceramic particles. That kind of material will found application especially in tribological connections. The article presents the results of the researches on composites MMC's layers reinforced Al2O3 particles after mating in technically dry sliding conditions (Fig. 7 - 8). Researches were made with the use of Taylor-Hobson profilograph. Composites AK12 matrix - reinforced with Al2O3 particles (10,25,50 žm) were tested after collaboration with cast iron (Fig. 9). Friction coefficient value and wear resistance in investigated MMC' s layers depend on particle size used as a reinforcement. The friction coefficient and wear value decrease with reduction of particles diameter. In triblogical systems working in dry sliding conditions there is a possibility that tribological properties controlled by particle size change surface geometry and particle size decide about wear character (fig. 15).

Słowa kluczowe

PL

makrostruktura; właściwości tribologiczne; kompozyt odlewany; stop; odlew kompozytowy; odlewanie odśrodkowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 4
• Strony: 760--766
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Śleziona J.

• Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów Politechniki Śląskiej

autor

Wieczorek J.

• Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów Politechniki Śląskiej

autor

Dolata-Grosz A.

• Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów Politechniki Śląskiej

Bibliografia

• [1] Deuis R. L., Subramanianian C., Yellup J. M.: Dry sliding wear of aluminium composites - a review, Composites Science and Technology 57, Elsevier 1997, p. 415-435
• [2] Hutchings I.M., Wang A.: Proc. Conf. Metal and ceramic Matrix Composites, Processing, Modeling and Mechanical Behavior. Anaheim 1990, TMS 1990, p. 499
• [3] Zhang J., Alpas A. T.: Wear regimes and transitions in A12O3 particulate reinforced aluminum alloys, Mater. Sci. Engng, 1993, A161, p. 273^284
• [4] Wieczorek J., Dolata Grosz A.. Dyzia M., Sleziona J.: Właściwości tribologiczne kompozytowych materiałów o osnowie stopu aluminium AK12 zbrojonych cząstkami ceramicznymi, Kompozyty nr 2, 2002, s. 207
• [5] Sleziona J., Grosz A., Wieczorek J.: Centrifugal casting of the aluminium alloy — A12O3 particle composites, II Cast Composites Conference'98. Polanica Zdrój 1998
• [6] Dolata-Grosz A., Sleziona J., Wieczorek J., Dyzia M.: Structure and functional quality properties of composites sleeves obtaining by centrifugal casting, Acta Metallurgica Slovaca, 8, 2/2002, s. 283-288
• [7] Dolata-Grosz A., Myalski J., Sleziona J.: Tribological Properties of Al Matrix Reinforced with SiC and A12O3 Ceramic Particles, Euromat, Monachium, 2001, wydanie na CD
• [8] Posmyk A., Sleziona J., Grosz A., Wieczorek J.: Reibungs-und Schmierungsverthalten von Aluminium - legierungen mit einem verstarkten Oberflachenbereich, Technische Akademie Esslingen, 12th. International Colloąuium January 11-13, 2000, Tribology 2000 - Plus
• [9] Wieczorek J., Dolata-Grosz A., Sleziona J., Dyzia M., Służałek G.: Composites Tribological Properties of AK 12 Metal Matrix Composites Reinforced with Ceramic Particles, Junior Euromat 2002, Lozanna
• [10] Sobczak J.: Metalowe materiały kompozytowe. Stan aktualny i perspektywy rozwoju w świetle polityki naukowej, technologii i praktyki przemysłowej Stanów Zjednoczonych, Instytut Odlewnictwa, Kraków 1996
• [11] Beffort O.: Metal Matrix Composites (MMCs) from Space to Earth. www.empsthun.ch
• [12] Hot N., Kainer K. U.: Metali Matrix Verbundwerkstoffe. Tagungsband zum 5. Werkstofftechnischen Kolloquium. 2002 in Chemnitz. Band 11.
• [13] Sleziona J., Hyla L, Dolata-Grosz A., Urantówka G., Wieczorek J.: Odlewy kompozytowe o warstwowym rozmieszczeniu zbrojenia, Inżynieria Materiałowa Nr 3-4, 1999, s. 158
• [14] Dolata-Grosz A.: Kształtowanie struktury kompozytów Al-cząstki ceramiczne w procesie odlewania odśrodkowego, Praca doktorska, Katowice 2003
• [15] Wieczorek J.: Właściwości trybologiczne warstw kompozytowych w odlewach z kompozytu AK12-cząstld ceramiczne, Praca doktorska, Katowice 2003
• [16] Cybo J., Gołąb A., Służałek G.: Badania struktury geometrycznej warstwy wierzchniej metodą 3D"
• [17] J. Janecki, S. Gołąbek: Zużycie części i zespołów pojazdów samochodowych, WKŁ, Warszawa 1979
• [18] Z. Lawrowski: Tribologia, tarcie, zużywanie i smarowanie, PWN, Warszawa 1993