Aluminum-ceramic composite materials reinforced with nanoparticles prepared via powder metallurgy method

• Autorzy: Hekner B. , Myalski J. , Pawlik T. , Michalik D. , Kelepir O. E.

Warianty tytułu

PL

Materiały kompozytowe aluminium-ceramika umacniane nanocząstkami otrzymywane metodą metalurgii proszków

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The applied methods for preparation of the reference powders contains high-energy milling in planetary mills, resulting in a particles size reduction to the dispersion level. Such a reinforcing particle size allows one to obtain high wear resistance. Apart from size-reduction of the ceramic phase, mechanical coupling of hard ceramic and plastic metallic (matrix of the composite) particles takes place. Stable coupling between the ceramic and metallic particles was obtained by pressing and sintering in a high-temperature press. This method allows one to eliminate the problems occurring in classic casting technologies applied for the manufacturing of composites such as: low wettability of the particles by liquid metal or a heterogeneously distributed reinforcing phase. In addition, the applied modification of the composite composition with glassy carbon particles, contributed to the change in the wear mechanism of the composite and cooperating cast iron. Evaluation of the tribological properties was performed by friction and wear coefficient determination. SEM observations of the composite powder and of the composite allowed the authors to evaluate the influence of the powder preparation process parameters on the composite microstructure.

PL

Przedstawiono rozwiązanie technologiczne umożliwiające wytworzenie drobnodyspersyjnych kompozytów na osnowie aluminium zbrojonych cząstkami ceramicznymi do zastosowań tribologicznych. W uzyskanych materiałach jako zbrojenie wykorzystano cząstki Al2O3 oraz SiC, każdorazowo o 20% udziale masowym. Zastosowane metody preparacji proszków referencyjnych polegające na wysokoenergetycznym mieleniu pozwoliły na rozdrobnienie ceramicznych cząstek do wielkości dyspersyjnej, umożliwiającej uzyskanie wysokiej odporności na ścieranie. Oprócz rozdrobnienia fazy ceramicznej, podczas mielenia następowało mechaniczne połączenie twardych cząstek ceramicznych z plastycznymi cząstkami metalicznymi stanowiącymi osnowę kompozytu. Następnie w wyniku prasowania i spiekania proszku uzyskano materiał kompozytowy. Metoda ta pozwala na eliminację problemów występujących w klasycznych technologiach odlewniczych, dotyczących głównie słabej zwilżalności cząstek ceramicznych przez ciekły metal oraz niejednorodności rozmieszczenia fazy zbrojącej. Dodatkowo zastosowana modyfikacja składu kompozytu cząstkami węgla szklistego przyczyniła się do zmiany mechanizmu zużycia pary trącej (kompozyt - żeliwo). Ocena właściwości tribologicznych kompozytu została dokonana na podstawie badań współczynnika tarcia i zużycia. Obserwacje mikroskopowe SEM proszku kompozytowego oraz kompozytu pozwoliły na ocenę wpływu parametrów procesu przygotowania proszku kompozytowego na mikrostrukturę kompozytu.

Słowa kluczowe

EN

high energy ball milling; sintering; nanocomposites; friction coefficient; wear; powder technology

PL

wysokoenergetyczne mielenie; nanokompozyty; współczynnik tarcia; zużycie; technologia otrzymywania; prasowanie; spiekanie

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 13, nr 3
• Strony: 203--207
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hekner B.

• Silesian University of Technology, Department of Materials Science and Metallurgy ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

autor

Myalski J.

• Silesian University of Technology, Department of Materials Science and Metallurgy ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

autor

Pawlik T.

• Silesian University of Technology, Department of Materials Science and Metallurgy ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

autor

Michalik D.

• Silesian University of Technology, Department of Materials Science and Metallurgy ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

autor

Kelepir O. E.

• Erasmus student from Sakarya University, Department of Metallurgy and Material Science Engineering Sakarya Üniversitesi Esentepe Kampüsü 54187 Serdivan, Sakarya, Turkey

Bibliografia

• [1] Konieczny M., The effect of sintering temperature, sintering time and reinforcement particle size on properties of Al-Al2O3 composites, Composites Theory and Practice 2012, 12, 1, 39-43.
• [2] Wieczorek J., Dolata-Grosz A., Dyzia M., Śleziona J., Właściwości tribologiczne kompozytowych materiałów o osnowie stopu aluminium AK12 zbrojonych cząstkami ceramicznymi, Kompozyty (Composites) 2001, (1)2.
• [3] Sobczak N., Zwilżalność, struktura i właściwości granic rozdziału w układzie Al/Al2O3, Kompozyty (Composites) 2003, (3)7.
• [4] Darłak P., Dudek P., Próby odlewania kompozytów na bazie stopów aluminium zbrojonych dyspersyjnie węglikiem krzemu przy wykorzystaniu metody odlewania tiksotropowego, Kompozyty (Composites) 2008, (8)4, 385-389.
• [5] Śleziona J., Formanek B., Wieczorek J., Dolata-Grosz A., Wytwarzanie kompozytów na osnowie stopów aluminium zbrojonych drobnodyspersyjnymi cząstkami ceramicznymi, Kompozyty (Composites) 2001, (1)2.
• [6] Zyska A., Braszczyński J., Konopka Z., Degradacja cząstek SiC w kompozycie na osnowie stopu AlMg5, Kompozyty (Composites) 2001, (1)1.
• [7] Saberi Y., Zebarjadb S.M., Akbaria G. H., On the role of Nano-size SiC on lattice strain and grain size of Al/SiC nanocomposite, Journal of Alloys and Compounds 2009, 484, 637-640.
• [8] Michalik D., Valle N., Guillot J., Pawlik T., Sopicka-Lizer M., Witkowska A., Myalski J., Preparation and characterization of Al-Si3N4 composite particles, Solid State Phenoma 2013, 197, 156-161.
• [9] Myalski J., Śleziona J., Glassy carbon particles as component to modification of tribological properties, Journal of Materials Processing Technology 2006, 175, 291-298.