Wybrane własności mechaniczne wyciskanych i ciągnionych kompozytów Al-SiCp otrzymanych z proszków

• Autorzy: Nikiel Piotr , Szczepanik Stefan , Bednarczyk Piotr

Warianty tytułu

EN

Some mechanical properties of extruded and drawn powder metallurgy Al-SiCp composites

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu wielkości odkształcenia na zimno, zadanego podczas ciągnienia, na własności mechaniczne kompozytów na osnowie aluminium wzmacnianego cząstkami SiC. Materiały do badań wytworzono w procesie wyciskania na gorąco wyprasek otrzymanych przez prasowanie na zimno mieszanek proszków Al i SiC. Udział objętościowy cząstek SiC wynosił 5 i 10%. Dla porównania badanych własności wytworzono także próbki tylko z proszku aluminium. Odkształcenie na zimno aluminium i wytworzonych kompozytów realizowano w procesie ciągnienia, po przetoczeniu próbek ze średnicy 18 mm na średnicę 17 mm. Ciągnienie przeprowadzono na ciągarce ławowej z zastosowaniem oczek ciągarskich o średnicach 16, 14 i 12,2 mm. Własności mechaniczne wytworzonych materiałów badano w stanie po wyciskaniu oraz po każdym przejściu w procesie ciągnienia. Granica plastyczności aluminium i kompozytów Al-SiC w stanie po wyciskaniu jest porównywalna i zawiera się w przedziale 60–66 MPa. Podobnie jest w przypadku wytrzymałości na rozciąganie tych materiałów, która wyniosła 82–94 MPa. W rezultacie zastosowanego ciągnienia wytworzonych materiałów uzyskano znaczny wzrost granicy plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie oraz twardości, który jest zależny od wielkości odkształcenia na zimno. Granica plastyczności aluminium po ciągnieniu na średnicę 12,2 mm wzrosła z 60 do 132 MPa, a kompozytów Al-5SiC i Al-10SiC wzrosła odpowiednio z 65 do 146 MPa i z 66 do 140 MPa. Wytrzymałość na rozciąganie aluminium po ciągnieniu na najmniejszą średnicę wzrosła z 94 do 139 MPa, a kompozytów o zawartości 5% i 10% SiC wzrosła odpowiednio z 93 do 149 MPa i z 82 do 136 MPa. Wprowadzenie cząstek SiC do aluminiowej osnowy o twardości 23 HV spowodowało wzrost twardości do wartości powyżej 29 HV, a po ciągnieniu na 12,2 mm twardość wzrosła do 43 i 46 HV odpowiednio dla materiałów o zawartości 5 i 10% SiC.

EN

The effects of cold drawing on mechanical properties of Al–(5 and 10%)SiC composites, manufactured by hot extrusion of cold pressed powder mixture preforms, are reported. To assess the effect of SiC powder additions, similarly processed aluminium powder specimens were tested. The drawing was of 17 mm diameter machined extruded rods on a chain drawnbench with 16, 14 and 12.2 mm diameter dies. Tensile and compressive properties were investigated after extrusion and after each pass of the drawing process. The yield stress of aluminum and Al-SiC composites after extrusion is comparable and is in the range 60-66 MPa. Similarly is, in the case of the tensile strength of these materials, which was 82-94 MPa. As a result of the drawing process, a significant increase in yield strength, tensile strength and hardness was obtained, dependent on the strain during drawing. The yield strength of aluminum after drawing to a diameter of 12.2 mm increased from 60 to 132 MPa and for composites Al-5SiC and Al-10SiC increased respectively from 65 to 146 and from 66 to 140 MPa. The tensile strength of aluminum after drawing to the smallest diameter increased from 94 to 139 MPa, and for composites with 5% SiC and 10% SiC increased from 93 to 149 and from 82 to 136 MPa, respectively. The addition of 5 and 10% SiC particles to the aluminum matrix increase the hardness from 23 to values above 29 HV and after drawing to a diameter 12.2 mm, it increased to 43 and 46 HV for material with 5 and 10% SiC, respectively.

Słowa kluczowe

PL

proszek aluminium; proszek węglika krzemu; kompozyt Al-SiC; wyciskanie; ciągnienie; umocnienie; własności mechaniczne

EN

aluminium powder; SiC particles; Al-SiC composites; extrusion; drawing; strengthening; mechanical properties

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 30, nr 1
• Strony: 7--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab

Twórcy

autor

Nikiel Piotr

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Plastycznej Przeróbki Metali, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Szczepanik Stefan

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Plastycznej Przeróbki Metali, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Bednarczyk Piotr

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Plastycznej Przeróbki Metali, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Kaczmar J.W., K. Pietrzak, W. Włosiński. 2000. “The production and application of metal matrix composite materials”. Journal of Materials Processing Technology 106: 58–67.
• [2] Szczepanik S., M. Wojtaszek, P. Nikiel. 2011. „Tworzywa z proszku aluminium i kompozytu Al-cząstki SiC, formowane w procesie kucia matrycowego”. Rudy i Metale Nieżelazne 56 (7–8): 390–396.
• [3] Szczepanik S., M. Wojtaszek, P. Nikiel, J. Krawiarz. 2012. „Wybrane własności kompozytów na osnowie proszku aluminium, umocnionych cząstkami SiC, otrzymanych przez wyciskanie na gorąco”. Rudy i Metale Nieżelazne 57 (12): 857–863.
• [4] Woźniak J., M. Kostecki, W. Bochniak, A. Olszyna. 2010. “Al/SiC composites produced by direct extrusion using the KOBO method”. Inżynieria Materiałowa 31 (3): 453–456.
• [5] El-Sabbagha A., M. Soliman, M. Taha, H. Palkowski. 2012. “Hot rolling behaviour of stir-cast Al 6061 and Al 6082 alloys – SiC fine particulates reinforced composites”. Journal of Materials Processing Technology 212 (2): 497–508.
• [6] Shirvanimoghaddam K., H. Khayyam, H. Abdizadeh, M. Akbari Karbalaei, A.H. Pakseresht, F. Abdi, A. Abbasi, M. Naebe. 2016. “Effect of B4C, TiB2 and ZrSiO4 ceramic particles on mechanical properties of aluminium matrix composites: Experimental investigation and predictive modelling”. Ceramics International 42: 6206–6220.
• [7] Shorowordi K.M., T. Laoui, A.S.M.A. Haseeb, J.P. Celis, L. Froyen. 2003. “Microstructure and interface characteristics of B4C, SiC and Al2O3 reinforced Al matrix composites: a comparative study”. Journal of Materials Processing Technology 142: 738–743.
• [8] Sun Ch., M. Song, Z. Wang, Y. He. 2011. “Effect of Particle Size on the Microstructures and Mechanical Properties of SiC-Reinforced Pure Aluminum Composites.” Journal of Materials Engineering and Performance 20 (9): 1606–1612.
• [9] Cӧcen Ü., Ӧ. Kazim. 2002. “Ductility and strength of extruded SiCp/aluminium-alloy composites.” Composites Science and Technology 62: 275–282.
• [10] Song M. 2009. “Effects of volume fraction of SiC particles on mechanical properties of SiC/Al composites”. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 19: 1400–1404.
• [11] Ramu G., R. Bauri. 2009. “Effect of equal channel angular pressing (ECAP) on microstructure and properties of Al–SiCp composites”. Materials and Design 30: 3554–3559.
• [12] Arab M.S., N. El Mahallawy, F. Shehata, M.A. Agwa. 2014. “Refining SiCp in reinforced Al–SiC composites using equal-channelangular pressing”. Materials and Design 64: 280–286.
• [13] Amirkhanlou S., M.R. Rezaei, B. Niroumand, M.R. Toroghinejad. 2011. “Refinement of microstructure and improvement of mechanical properties of Al/Al2O3 cast composite by accumulative roll bonding process”. Materials Science and Engineering A 528: 2548–2553.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).