Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Effective conductivity of particle-reinforced composites with cracks at particle-matrix interface

Krzaczek B., Ryłko N., Kurtyka P.

Composites Theory and Practice

2018

R. 18, nr 2

115--120

In the present paper, a new approximate analytical formula for the effective conductivity of 2D dilute composites with poorly conducting circular inclusions and cracks on the interface between the inclusions and the matrix is established. This formula is proved by Maxwell's approach and Keller's identity using advanced complex analysis. The obtained formula is used to determine the effective thermal conductivity of a composite material being an aluminum matrix based on Al-Mg-Si alloy reinforced with Al2O3 particles with the average size of about 25 microns and a volume fracture of 20%. The computer simulations results are presented in tables and illustrated by figures. It follows from the derived formulas that cracks reduce the effective heat conductivity about 9% with respect to the material without cracks.

Przedstawiono wzór na efektywną przewodność cieplną kompozytu wzmocnionego kołowymi cząstkami o niskim współczynniku przewodności cieplnej, wyznaczoną z uwzględnieniem szczelin na granicy pomiędzy wtrąceniem a osnową. Wzór był wyprowadzony z wykorzystaniem aproksymacji Maxwella, zaawansowanej analizy zespolonej oraz tożsamości Kellera. Opracowany dwuwymiarowy model oraz wzór zastosowano do teoretycznego wyznaczenia efektywnej przewodności cieplnej kompozytu o osnowie stopu Al-Mg-Si wzmocnionego cząstkami Al2O3 o udziale objętościowym wynoszącym 20% i średniej wielkości na poziomie 25. Kompozyt został poddany ściskaniu osiowemu, w wyniku którego w jego strukturze pojawił się szereg pęknięć, szczelin. Z analizy obrazu materiału po ściskaniu uzyskano dane niezbędne do dalszych obliczeń: numer cząstki, udział powierzchniowy cząstki, rozpiętość kąta (w stopniach). Wykonano obliczenia efektywnej przewodności według wyprowadzonego wzoru dla przypadków rzeczywistego oraz modelowych. Z analizy wyników obliczeń efektywnej przewodności cieplnej kompozytu Al-Mg-Si/Al2O3 wynika, że obecność szczelin w badanym materiale kompozytowym obniża jego właściwości przewodzenia ciepła około 9% w stosunku do materiału bez pęknięć. Dodatkowe symulacje pokazują znaczący wpływ pęknięć na właściwości przewodzenia ciepła. W granicznym przypadku dodania szczelin o rozpiętości 90° w Modelu 6 obniża je do poziomu 85% materiału bez pęknięć. Otrzymane wyniki pokazują dynamiczne zmiany efektywnych właściwości kompozytu następujące w wyniku zwiększenia kąta rozpiętości szczelin/zwiększenia ich liczby. Uzyskany wzór może być stosowany we wszystkich dziedzinach inżynierii materiałowej, związanej z określaniem efektywnych właściwości cieplnych, elektrycznych etc. materiałów kompozytowych z uwzględnieniem pęknięć, pojawiających się na granicach fazy wzmacniającej.

The influence of friction stir welding process on structure and mechanical properties of the AlSiCu/SiC composites

Kurtyka P., Sulima I., Wójcicka A., Ryłko N., Pietras A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

2012

Vol. 55, nr 2

339--344

Purpose: The aim of this study was to explain the influence of the friction stir welding on the size and distribution of reinforcement particles in the composite AlSiCu/SiCp, as well as determine its mechanical properties. Design/methodology/approach: Aluminium alloy reinforced with 10% vol. SiC particles with an average size of 15 microns has been joined using friction stir welding method. The joining process were carried out at rotation speed 560 rpm and linear velocity of 355 mm/min and the temperature was lower than 793 K. Microstructures of joined materials were observed according to the light and scanning electron microscopy. Changing of distribution of reinforcement particles were analysed by new RVE theory. The mechanical properties determined on the basis of compression tests. Tests were performed at room temperature at a strain rate 10-4s-1. Findings: In the resulting joints (welds) observed significant changes in the distribution of SiC particles, precipitation which was characterized by macro-heterogeneity. However, in micro scale, a few typical distributions and areas of fragmentation of the reinforcing particles were identified. Differences in the sizes of the ceramic particles were 15 microns in the initial material and 2-3 micron in the welded material, respectively. The analysis of these regions using the new RVE theory shows that the coefficient of mechanical properties anisotropy was varied from 0.500328 to 0.016961. Mechanical testing of selected parts of joints showed significant differences in the values of the plastic flow stress in advancing and retreating sides, approximately from 400 to 450 MPa. Practical implications: The obtained results can be used to optimize the welding process composites by friction stir welding. In addition, the analysis results may be used to design new methods to modify aluminium matrix composites reinforced with ceramic particles. Originality/value: The work provides information on the influence of the FSW process on the change distribution and fragmentation of reinforcing particles and mechanical properties of composites joints.