Badania procesów spiekania i właściwości kompozytów na osnowie miedzi zawierających tuf wulkaniczny

• Autorzy: Łach M. , Mikuła J. , Nykiel M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.4.4

Warianty tytułu

EN

Studies of sintering process and properties of copper matrix composites containing volcanic tuff

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy opisano kompozyty o osnowie metalicznej umacniane cząstkami ceramicznymi różnego rodzaju. Przedstawiono najważniejsze rodzaje ceramiki stosowanej do zbrojenia kompozytów metalicznych, a także nowe trendy związane ze stosowaniem porowatych cząstek lub sfer jako cząstek umacniających. Przedstawiono krótką charakterystykę tufu wulkanicznego z rejonu Krzeszowic oraz elektrolitycznego proszku miedzi. Opisano sposób wytwarzania kompozytów na osnowie miedzi zawierających różne udziały objętościowe tufu wulkanicznego. Za pomocą dylatometru przeprowadzono analizę termiczną procesu spiekania kompozytów na osnowie miedzi z różnym udziałem tufu wulkanicznego. Badania dylatometryczne wykonano w dwóch atmosferach spiekania: azotu 6.0 oraz wodoru 6.0. Zbadano wpływ atmosfery spiekania i dodatku tufu na kinetykę procesu spiekania oraz wielkość skurczu (zagęszczenie) otrzymanych kompozytów. Wraz ze wzrostem udziału cząstek tufu zmniejsza się skurcz w czasie spiekania. Zastosowanie spiekania w atmosferze wodoru powoduje większe zagęszczenie kompozytów niż w atmosferze azotu. W pracy przedstawiono również wyniki badań właściwości spiekanych kompozytów na osnowie miedzi umacnianych tufem. Określono wpływ zawartości tufu na przewodność elektryczną oraz temperaturę mięknienia. Dodatek tufu wulkanicznego wpływa na zwiększenie temperatury mięknienia, co ma kluczowe znaczenie w zastosowaniu takich materiałów na elektrody do zgrzewania oporowego. Przedstawiono również mikrostrukturę spiekanych kompozytów na osnowie miedzi umacnianych tufem pochodzenia wulkanicznego. Rozmieszczenie wprowadzonych cząstek jest równomierne, a jakość ich połączenia z osnową zadowalająca. Wyniki przeprowadzonych badań dowodzą, że tuf wulkaniczny może być interesującym materiałem stosowanym jako umocnienie w kompozytach o osnowie metali.

EN

This paper describes metal matrix composites reinforced with different type of ceramic particles. The most important types of ceramics reinforced metal composites as well as new trends associated with the use of porous particles or spheres as reinforced particles were presented. A brief overview of volcanic tuff from the region of Krzeszowice and electrolytic copper powder was presented. Manufacturing method of copper matrix composites containing different volume fractions of volcanic tuff was described. Using dilatometer the thermal analysis of sintering process of copper matrix composites with varying content of tuff was conducted. Dilatometric study was performed in two sintering atmospheres: nitrogen 6.0 and hydrogen 6.0. The effect of the sintering atmosphere and an addition of tuff on the kinetics of sintering process and shrinkage (density) of obtained composites was examined. The higher content of the tuff particles, the lower shrinkage during sintering. The use of a hydrogen atmosphere during sintering results in a greater density of the sintered composites in comparison to nitrogen one. The results of properties research of sintered copper matrix composites reinforced with tuff were presented. The influence of the contents of tuff on the electrical conductivity and softening temperature are shown. The addition of tuff increases the softening temperature. It is of key importance in the case of application of such materials for electrodes to resistance welding. This paper presents examples of microstructures of sintered copper matrix composites reinforced with tuff of volcanic origin. Distribution of introduced particles is uniform. The quality of particle — matrix connection is satisfactory. The results of these studies shows that volcanic tuff can be an interesting material used as reinforcement in metal matrix composites.

Słowa kluczowe

PL

metalurgia proszków; kompozyty na osnowie miedzi; spiekanie; tuf wulkaniczny; elektrody zgrzewalnicze

EN

powder metallurgy; copper matrix composites; sintering; volcanic tuff; resistance welding electrodes

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 4
• Strony: 176--182
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łach M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej Politechniki Krakowskiej

autor

Mikuła J.

• Instytut Inżynierii Materiałowej Politechniki Krakowskiej

autor

Nykiel M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej Politechniki Krakowskiej

Bibliografia

• [1] Dobrzański L. A.: Podstawy nauki o materiałach. WNT, Warszawa (2002).
• [2] Khaloobagheri M., Janipour B., Askari N., Shafiee Kamal Abad E.: Characterisation of powder metallurgy Cu–ZrO2 composites. Advances in Production Engineering & Management 8 (4) 2013 242÷248.
• [3] Cyunczyk A.: Wytwarzanie proszku kompozytu Cu–Fe–Al2O3. Kompozyty 1 (2001) 151÷154.
• [4] Juszczyk B., Ciura L., Malec W., Czepelak M.: Kształtowanie struktury i właściwości spiekanych materiałów kompozytowych na osnowie miedzi umacnianych dyspersyjnie. Kompozyty 8 (2008) 141÷146.
• [5] Kainer K. U.: Metal matrix composites. Wiley-VCH, Weinheim (2006).
• [6] Łach M.: Structure of metal matrix composites with an addition of tuff. Archives of Foundry Engineering 10 (3) (2010) 135÷140.
• [7] Mikuła J., Łach M.: Kompozyt miedź–tuf wulkaniczny. Wytwarzanie, własności i zastosowania. Czasopismo Techniczne 3-M (2011) 53÷60.
• [8] Cantor B., Dunne F., Stone I.: Metal and ceramic matrix composites. Institute of Physics Publishing Bristol and Philadelphia, Philadelphia (2004).
• [9] Gniewowski J.: Wirbalit — materiał miedziowy różnorodnego zastosowania. Spajanie Metali i Tworzyw w Praktyce 3/10 (2005) 38÷41.
• [10] Mikno Z., Bartnik Z.: Nagrzewanie elektrod w procesie zgrzewania rezystancyjnego punktowego (w obliczeniach MES). Seminarium: Spawalnictwo i procesy pokrewne w obliczeniach MES. Instytut Spawalnictwa w Gliwicach, Maj (2012).
• [11] Głogowska M.: Walory edukacyjne odsłonięć geologicznych i obiektów górniczych w okolicy Trzebini. Rozprawa doktorska AGH, Kraków (2007).
• [12] Hebdowska-Krupa M.: Wpływ tufu wulkanicznego na własności powłok antykorozyjnych stali. Rozprawa doktorska, Politechnika Krakowska, Kraków (2013).
• [13] Smolak W., Michalik M.: The lower permian filipowice tuff — are there primary components in it? Mineralogical Society of Poland, special papers 20 (2002).
• [14] Piasta J.: Beton zwykły: dobór kruszyw i cementów. Projektowanie betonu. Trwałość betonu. Odporność chemiczna i termiczna. Arkady, Warszawa (1994).
• [15] Szafnicki J.: Tufy filipowickie — potencjalne źródło potasu nawozowego. Chemik Nauka-Technika-Rynek, 3 (1961) 14.
• [16] Mikuła J., Łach M.: Potencjalne zastosowania glinokrzemianów pochodzenia wulkanicznego. Czasopismo Techniczne 8-M (2012) 111÷124.