Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Investigation of structural and mechanical properties of Al-Al2O3-SiC-WS2 hybrid composites fabricated by powder metallurgy

Biswal Sweta Rani, Sahoo Seshadev

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 1

50--55

EN

The present study focuses on the fabrication and characterization of novel hybrid Al matrix composites with a combination of two ceramic reinforcements, i.e. Al2O3, SiC and one solid lubricant, i.e. WS2. This hybrid composite was fabricated by means of the powder metallurgy process. The impact of the hybrid combination of reinforcements in different wt.% on the properties of the hybrid composites was studied. The density of the composites increases from 2.689 to 2.796 g/cm3 with an increase in wt.% of WS2. Uniform distribution of the reinforcing particles in the matrix phase was determined by SEM. The results of, for instance, density measurements and microstructural analysis indicate significant improvement in the physical and mechanical properties with the increase in the wt.% of WS2. The microhardness of the as-fabricated composites rises from 98 HV to 119.7 HV with the increase in the wt.% of WS2 from 0 to 6 wt.%. The novel combination of Al with SiC, Al2O3 and WS2 can be used to create a suitable and sustainable hybrid metal matrix composite for the automotive industry as a replacement for single ceramic and single solid lubricant composites.

2

Właściwości tribologiczne heterofazowych aluminiowych odlewów kompozytowych zawierających węgliki chromu i tytanu

Dolata-Grosz A., Wieczorek J.

Kompozyty

|

2006

|

R. 6, nr 3

26-32

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych (współczynnik tarcia, zużycie) pary ciernej żeliwo-kompozyt. Badaniom poddano kompozyty heterofazowe zawierające węgliki chromu (Cr3C2) i tytanu (TiC). Na osnowę wytwarzanych kompozytów zastosowano stop aluminium z magnezem AlMg10. Fazy zbrojące w postaci mieszaniny proszku kompozytowego typu NiCr-Cr3C2-TiC, stosowane w procesie technologicznym jako nośnik umocnienia, otrzymano w procesie samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej (SHS). Do wytworzenia wlewków kompozytowych typu AlMg10/NiCr-Cr3C2-TlC, stanowiących półwyrób w przyjętym procesie technologicznym, zastosowano metodę mechanicznego mieszania zawiesiny kompozytowej, którą przeprowadzono w temperaturze 720°C. Uzyskane odlewy charakteryzowały się złożoną strukturą faz o różnej morfologii i składzie chemicznym. Metodą odlewania odśrodkowego z pionową osią wirowania ukształtowano tuleje, z których pobrano próbki w postaci pierścieni z przeznaczeniem do badań tribologicznych. Dla wytworzonych kompozytów wykonano pomiar twardości metodą Brinella. Badania pary kompozyt-żeliwo przeprowadzono w warunkach tarcia technicznie suchego, wykorzystując tester tribologiczny T-01 typu tarcza-trzpień. Tarcze stanowił kompozyt odlany odśrodkowo, partnerem tarcia zaś żeliwny trzpień. Wyniki uzyskane w badaniach tribologicznych pozwalają stwierdzić, że na wartość współczynnika tarcia pary kompozyt-żeliwo nie wpływa ilość stosowanego zbrojenia. Udział objętościowy stosowanego umocnienia wpływa natomiast na poziom zużycia partnera tarcia, czyli żeliwa. Wykonane badania dowodzą słuszności stosowania metody odlewania odśrodkowego zawiesin kompozytowych, która umożliwia wytwarzanie odlewów warstwowych przeznaczonych do pracy w warunkach tribologicznych.

EN

The application of heterophase reinforcement is a solution which enables the broadening of the possibilities of designing the tribological properties of friction couples. The appropriate choice of components such as matrix and reinforcing phases allows us to limit the wear of the elements of frictional couple and to gain the stability of friction coefficient. This article presents the research results on tribological properties (friction coefficient, wear) of the frictional couple cast iron-composite. The subject of that research was heterophase composites containing chromium carbides (Cr3C2) and titanium carbides (TiC). The aluminium-magnesium alloy (AlMg10) was used as a matrix of the produced composites. The result of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) were the reinforcing phases such as mixture of composite powder like NiCr-Cr3C2-TiC used in technological process as a consolidation carrier. The structure and phase composition of the composite powder used in modification of aluminium alloy is shown in Figure 1. The method of mechanical stirring of composite suspended matter conducted in 720°C was used to produce AlMg10/NiCr-Cr3C2-TiC composite ingot being a semi-finished product in the applied technological process. The obtained castings were characterized by complex phase structure of different morphology and chemical composition (Fig. 3). The sleeves that were formed using the centrifugal casting method, with vertical axis, were used for further tribological research. Tribological investigations of cast iron - composite couple were carried out under technically dry friction on a T-01 pin-on-disk tester. The centrifugal cast composite constituted the disc; the friction partner was the cast iron pin. The device's diagram used in tribological examinations is presented in Figure 2. The process of wear and changes of friction coefficient in the path function is presented in histograms as an absolute mass decrement of composite and the cooperating cast iron respectively (Figs. 4, 6, 8). The created composites were measured with Brinell hardness method and the results were presented in the form of diagram, shown in Figure 9. The results obtained during tribological examinations allow us to state that the amount of used reinforcement does not influence the value of friction coefficient composite - cast iron couple. Volume fraction of the applied reinforcement influences the level of friction partner wear, that is the cast iron. All the conducted tests of the centrifugal casting method of composite suspended matters proved to be correct; it also enables creating layered castings used in tribological conditions.

3

Struktura i wybrane własności materiałów kompozytowych o osnowie stopu EN AW6061 wzmacnianych cząstkami faz międzymetalicznych Ti3Al

Adamiak M.

Kompozyty

|

2006

|

R. 6, nr 2

70-75

PL

Przedstawiono wyniki badań nad możliwością wytwarzania materiałów kompozytowych o osnowie stopu aluminium EN AW6061 wzmacnianych cząstkami fazy międzymetalicznej Ti3Al w procesach metalurgii proszków i wyciskania na gorąco. Stwierdzono, że proces mechanicznego mielenia w zasadniczy sposób oddziałuje na własności materiałów proszkowych poprzez zmianę ich morfologii ze sferycznej, charakterystycznej dla stanu wyjściowego, w odkształconą plastycznie - płatkową, która następnie w powtarzających się procesach zgrzewania i pękania materiału umocnionego ponownie przyjmuje postać cząstek równoosiowych. Wykonane badania pozwoliły stwierdzić ponadto, że cząstki fazy międzymetalicznej odkształcają się plastycznie podobnie jak cząstki materiału osnowy, a zatem cząstki fazy międzymetalicznej Ti3Al w przeciwieństwie do cząstek ceramicznych nie wpływają na przyspieszenie procesu mechanicznego mielenia. Wytworzone materiały kompozytowe charakteryzują się równomiernym rozłożeniem rozdrobnionych cząstek wzmacniających, wpływającym na podwyższenie własności mechanicznych. W porównaniu do materiałów kompozytowych wytworzonych przez wyciskanie zmieszanych proszków materiałów wyjściowych, dla których dodatek cząstek wzmacniających powoduje wzrost twardości o 20-25 HV1, mechaniczne mielenie tych samych proszków z utworzeniem proszków kompozytowych powoduje dwukrotny wzrost twardości w odniesieniu do materiału osnowy. Rozdrobnienie mikrostruktury w połączeniu z dyspersyjnym umocnieniem materiału od cząstek wzmacniających prowadzi do znaczącej poprawy własności mechanicznych. Materiały kompozytowe z 15% wagowym udziałem cząstek Ti3Al osiągają wytrzymałość na rozciąganie Rm ok. 400 MPa.

EN

The present work investigates the production of aluminium EN AW6061 matrix composite materials reinforced with Ti3Al particles by powder metallurgy techniques and hot extrusion. The introduction of new reinforcements such as inter-metallics to aluminium alloys continues to be investigated in order to improve final behaviour of AMCs as well as to avoid some drawbacks of using ceramics as aluminium alloys reinforcements. The milling process has a big influence on the characteristics of powder materials, changing the spherical morphology of as-received powder (Fig. 1), during milling process to flattened one due to particle deformation (Fig. 2), followed by welding and fracturing particles of deformed and hardened enough which allows to receive equiaxial particles morphology again (Fig. 3). The investigation shows that so called brittle intermetallic particles yields to plastic deformation as good as ductile aluminium alloy particles. That indicates that in contrary to ceramics particle, the Ti3Al intermetallic powder can not play a role of the accelerator during mechanical milling. The mechanically milled and extruded composites show finer and better distribution of reinforcement particles what leads to better mechanical properties of obtained products (Fig. 5). The hardness increases twice in case of mechanically milled and only 20-25 HV1 for low energy mixed and hot extruded composites (Fig 6.) The finer microstructure increase mechanical properties of composites materials. The higher reinforcement content results in higher particles dispersion hardening (Fig 7). Composites reinforced with 15% of Ti3Al reach about 400 MPa UTS.