Strukturalne uwarunkowania właściwości mechanicznych kompozytów A359 + Al₂O₃ po wielokrotnym przetopie

• Autorzy: Pietrzak K. , Klasik A. , Makowska K. , Sobczak J. J. , Wojciechowski A. , Rudnik D. , Sienicki E.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2016.08

Warianty tytułu

EN

Structural determinants of the mechanical properties of A359 + Al₂O₃ composites after multiple remelting

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono możliwości zastosowania bezpośredniego wielokrotnego przetopu, jako łatwej oraz uzasadnionej merytorycznie i ekonomicznie metody recyklingu kompozytu o osnowie stopu A359 zbrojonego cząsteczkami Al₂O₃. Bezpośredni przetop przeprowadzono w połączeniu z dwiema metodami odlewania, stosując odlewanie grawitacyjne oraz prasowanie w stanie ciekłym (squeeze casting). Skuteczność proponowanej metody zweryfikowano w oparciu o wybrane badania materiałowe. Wykazano, że w wyniku odlewania grawitacyjnego parametry mechaniczne, wynikające ze statycznej próby rozciągania, do piątego przetopu pogarszają się o 15%, co wynika z pojawiającej się przy tej technice odlewania porowatości gazowo-skurczowej. Wykazano również, że w przypadku zastosowania metody prasowania w stanie ciekłym parametry mechaniczne oraz parametry geometryczne mikrostruktury pozostają aż do dziesiątego przetopu praktycznie na takim samym poziomie jak w stanie wyjściowym. Uzyskane wyniki potwierdziły możliwość stosowania bezpośredniego przetopu, jako alternatywnej metody dla innych kosztownych metod recyklingu.

EN

The article discusses the possibilities of applying direct multiple remelting as an easy as well as substantially and economically justified method of recycling composites with an A359 alloy matrix reinforced with Al₂O₃ particles. Direct remelting was performed in connection with two casting procedures, i.e. with the use of gravity casting and squeeze casting. The effectiveness of the proposed methods was verified based on the selected material tests. It was demonstrated that, as a result of gravity casting, the mechanical parameters resulting from the static tensile test, up to the fifth remelting, worsen by 15%, which is a consequence of the gas-contraction porosity occurring in the case of this casting technique. It was also proved that, in the case of the use of squeeze casting, the mechanical and geometrical parameters of the microstructure, up to the tenth remelting, remain practically at the same level as in the initial state. The obtained results confirmed the possibility of using direct remelting as an alternative method for other costly recycling methods.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty; recykling; właściwości mechaniczne; wielokrotny przetop

EN

composites; recycling; mechanical properties; multiple remelting

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 56, no. 2
• Strony: 87--112
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pietrzak K.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa

autor

Klasik A.

• Instytut Transportu Samochodowego, ul. Jagiellońska 80, 03-301 Warszawa

autor

Makowska K.

• Instytut Transportu Samochodowego, ul. Jagiellońska 80, 03-301 Warszawa

autor

Sobczak J. J.

• Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

autor

Wojciechowski A.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa

autor

Rudnik D.

• Instytut Transportu Samochodowego, ul. Jagiellońska 80, 03-301 Warszawa

autor

Sienicki E.

• Instytut Transportu Samochodowego, ul. Jagiellońska 80, 03-301 Warszawa

Bibliografia

• 1. Preferowane kierunki badań naukowych i prac rozwojowych dla zwiększenia innowacyjności polskiej gospodarki: uzupełnienie do „Założeń polityki naukowej i naukowo-technicznej państwa”. 1996. Warszawa: KBN.
• 2. Májlinger K., B. Bozóki, G. Kalácska, R. Keresztes, L. Zsidai. 2016. „Tribological properties of hybryd aluminium matrix syntactic foams”. Tribology International 99 : 211−223.
• 3. Sobczak J., A. Wojciechowski. 1999. Tendencje rozwojowe metalowych materiałów kompozytowych w budowie samochodu. W Materiały Forum Technicznego „Nowe materiały i technologie w przemyśle samochodowym – nadzieje i oczekiwania” 30 czerwca 1999, 26. Warszawa: Instytut Transportu Samochodowego.
• 4. Górny Z., N. Sobczak. 1992. Metalowe materiały kompozytowe. Aktualny stan i perspektywy zastosowania. W Materiały I Polskiej Konferencji „Metalowe Materiały Kompozytowe” 22−23 X 1992. Kraków: Instytut Odlewnictwa, Stowarzyszenie Techniczne Odlewników Polskich.
• 5. Ray S. 1993. “Synthesis of Cast Metal Matrix Particulate Composites”. Journal of Materials Science 28 : 5397−5413.
• 6. Brown S. B., M. C. Flemings (eds.). 1992. Proceedings of the Second International Conference – Processing of Semi- Solid Alloys and Composites June 10–12, 1992. Cambridge, Massachusetts: MIT.
• 7. Górny Z., J. Sobczak. 1995. „Metal Matrix Composites Fabricated by the Squeeze Casting Process”. Transactions of the Foundry Research Institute 45 (42), 1−99.
• 8. Prewo K. M. 1978. Fabrication and Evaluation of Low Cost Alumina Fiber Reinforced Metal Matrices. UTRC/78-912245-5, 1−51. East Hartford, CT: United Technologies Research Center.
• 9. Hack J. E., G. C. Strempek. 1980. Fabrication and Evaluation of Low Fiber Content Alumina Fiber/Aluminum Composites. NASA-CR-159517, 1−72. Washington, D.C.: NASA.
• 10. Sobczak J., N. Sobczak. 1994. Prasowanie w stanie ciekłym (squeeze casting) – uniwersalny sposób wytwarzania układów heterogenicznych. W Materiały Konferencji „Nowoczesne Technologie Stosowane w Odlewnictwie Metali”, referat nr 17. Kraków: Instytut Odlewnictwa.
• 11. Lloyd D. J. 1994. „Particle Reinforced Aluminum and Magnesium Matrix Composites”. International Materials Reviews 39 (1) : 1−21.
• 12. Cornie J. A., H. K. Moon, M. C. Flemings. 1990. A Review of Semi-Solid Slurry Processing of Al-Matrix Composites. W Proceedings of International Conference on Fabrication of Particulates Reinforced Metal Composites. Montreal, Quebec, Canada.
• 13. Sobczak J. 1994. „Metalowe materiały kompozytowe na bazie stopów aluminium (wybrane aspekty zastosowania w środkach transportu)”. Journal of KONES 1 (1) : 580.
• 14. Miracle D. B., S. L. Donaldson. 2001. ASM Handbook. Volume 21: Composites. Materials Park, OH: ASM International.
• 15. Sobczak J. 2001. Kompozyty metalowe. Kraków: Instytut Odlewnictwa, Warszawa: Instytut Transportu Samochodowego.
• 16. Kainer K. U. 2006. Metal Matrix Composites. Custom-made Materials for Automotive and Aerospace Engineering. Weinheim: Wiley-VCH GmbH, KGaA.
• 17. Ravi K. R., R. M. Pillai, B. C. Pai, M. Chakraborty. 2007. „Separation of matrix alloy and reinforcement from aluminum metal matrix composites scrap by salt flux addition”. Bulletin of Materials Science 30 (4) : 393−398.
• 18. Nishida Y., N. Izawa, Y. Kuramasu, Y. Sakai. 1999. „Recycling of aluminum matrix composites”. Metallurgical and Materials Transactions A 30 (3) : 839–844.
• 19. Ling P. S., M. Gupta. 2001. „Synthesis and recyclability of Al/SiC and Mg/SiC composites using an innovative disintegrated melt deposition technique”. Journal of Materials Science Letters 20 (4) : 323−326.
• 20. Tham L. M., M. Gupta, S. G. Pandalai. 2001. „Recycling of metal-based composites: A review”. Recent Research Developments in Metallurgical & Materials Sciences 5 : 49−67.
• 21. Szweycer M., J. Jackowski, D. Nagolska. 2006. Sposób recyklingu odlewów z metalowego kompozytu nasycanego. Patent PL 192 812 B1. Departament Wydawnictw UP RP.
• 22. Szweycer M. 2000. „Theoretical basis of recycling of metal-matrix cast composites”. Advances in Manufacturing Science and Technology 24 (1) : 113−122.
• 23. Nagolska D., M. Szweycer, J. Jackowski. 2001. „Analiza mechanizmu recyklingu metalowych kompozytów nasycanych”. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 21 (nr spec.) : 145−151.
• 24. Nagolska D., M. Szweycer, P. Szymański. 2004. „Recykling odlewów z kompozytu o osnowie ze stopu AlSi11 zbrojonych włóknem węglowym”. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 24 (nr spec. 1) : 173−180.
• 25. Nagolska D., M. Szweycer. 2002. „Kinetyka recyklingu odlewów z nasycanych kompozytów metalowych”. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 22 (1) : 109−115.
• 26. Nagolska D., M. Szweycer. 2003. „Dobór ośrodka do recyklingu odlewów z metalowych kompozytów nasyconych”. Kompozyty 3 (6) : 101−105.
• 27. Nagolska D., P. Szymański, Z. Pędzich. 2006. „Rola parametrów struktury kształtki zbrojącej w procesie recyklingu metalowych kompozytów z nasycanym zbrojeniem”. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 26 (1) : 77−86.
• 28. Jackowski J., A. Modrzyński, M. Szweycer. 2007. „Wybrane problemy recyklingu w odlewniach”. Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej – Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją (6) : 59−68.
• 29. Gronostajski J. 1998. Wytwarzanie kompozytów z dodatkową fazą umacniającą w procesie recyclingu wiórów aluminium i jego stopów. Projekt badawczy 7 T08D 028 09.
• 30. Mizumoto M., T. Ohgai, A. Agawa. 2009. „Separation of PRMMC into Matrix Alloy and Reinforcements by Nozzle Filtering Method”. Journal of Material Processing Technology 209 (9) : 4264−4267.
• 31. Klasik A., J. Sobczak, K. Pietrzak, N. Sobczak, A. Wojciechowski. 2012. Influence of multiple remelting of particulate reinforced cast aluminium composites on their properties and structure. Warszawa: Motor Transport Institute, Kraków: Foundry Research Institute.
• 32. Atef Labib. 1993. L'effet des niveaux de refroidissement (température de du moule) et des traitements thermiques sur les propriétés mécaniques et sur la microstructure des deux alliages composites Al-Si-Mg/SiC/10p. Université du Québec à Chicoutimi, Québecs.
• 33. Tomczyński Sz., M. Mitko, J. Braszczyński. 2003. Wtórny przerób kompozytów metalowych z cząstkami stałymi. Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Katedra Odlewnictwa.
• 34. Żelechowski J. 2000. Dobór metody rentgenowskiej ilościowej analizy fazowej do oznaczania α-Al2O3. Katowice: Uniwersytet Śląski.
• 35. Cullity B. D., S. R. Stock. 2001. Elements of X-ray Diffraction. Prentice Hall, Third Edition.
• 36. Alexander L. E., H. P. Klug. 1948. „Basic Aspects of X-Ray Absorption. In Quantitative Diffraction Analysis of Powder Mixtures“. Analytical Chemistry 20 (10) : 886−889.
• 37. Bojarski Z. 1971. Mikroanalizator rentgenowski. Metoda analizy chemicznej w mikroobszarach. Katowice: Wydawnictwo Śląsk.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.