Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

P/M composites of Al-Si-Fe-Cu alloy with SiC particles hot-extruded after preliminary compaction

Wojtaszek M.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 4

336-341

EN

The objective of the research work was to evaluate the possibility of forming high quality composites based on the Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr alloy, reinforced with silicon carbide particles, by means of preliminary hot compaction and hot extrusion processes. The mixtures were prepared with a matrix alloy powder and reinforcing phase, with a volume fraction of SiC particles maintained at 5, 10 and 15%. The feedstock to be extruded was prepared by preliminary hot compaction of the powders and composite mixtures. Subsequently, the semi-finished products were subjected to forward extrusion in isothermal conditions. For the obtained materials, both after compaction and after extrusion, their relative densities and hardness were determined. For the extruded materials, their compressive strength was determined, stress-strain curves were constructed, and their microstructure was analysed as well. The obtained materials showed high relative density and mechanical properties depending on the amount of deformation and volume fraction of the reinforcing phase. As a result of introducing SiC particles into the matrix or increasing their volume fraction, an increase of hardness was observed. Hot extrusion resulted in decreased hardness as compared to the material after preliminary compaction. With a volume fraction of SiC maintained not higher than 10%, the compressive strength of the extruded materials increased, while at 15% the average compressive strength was lower when compared to the matrix alloy. Based on room temperature stress-strain curves it was found that introducing particles into the matrix or increasing their volume fraction caused a decrease of the strain level at which failure of the specimen occurred. Increasing the volume fraction of SiC particles up to 10% resulted in a strengthening of the matrix, while in the case of a composite containing 15% of particles, a lowering of strength was observed. Specimens subjected to compression at a temperature of 200°C were deformed plastically, and the stress value at which the deformation occurred increased with an increasing volume fraction of the reinforcing phase. The microstructure of the matrix obtained as a result of extrusion realized with the assumed parameters was fine-grained. In the case of composites, the observations revealed a uniform distribution of SiC particles in the matrix. Based on the obtained results of the investigations, it was concluded that in the case of products formed with the assumed parameters, the introduction of SiC particles into the matrix, with a volume fraction maintained not higher than 10%, has a favourable effect, while at 15% a decrease of the analysed material properties at room temperature and their increase at an elevated temperature is observed. The obtained results of investigations allow us to conclude that the decision to introduce SiC particles into the Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr alloy matrix as a reinforcing phase, as well as of their volume fraction, should depend on the foreseen working conditions of the element made of this material.

PL

Celem badań była ocena możliwości formowania wysokiej jakości tworzyw na osnowie stopu Al17Si5Fe3Cu1,1Mg0,6Zr umocnionych cząstkami węglika krzemu, przy wykorzystaniu procesów wstępnego zagęszczania na gorąco i wyciskania na gorąco. Przygotowano mieszaniny proszków stopu osnowy i fazy umacniającej, przy udziałach objętościowych wynoszących odpowiednio 5, 10 i 15% cząstek węglika krzemu. Proces mieszania składników prowadzono w temperaturze pokojowej, przy prędkości obrotowej mieszalnika 0,9 s-1 i w czasie 60 minut. Wsad do wyciskania przygotowano przez wstępne zagęszczenie na gorąco proszków i mieszanin kompozytowych. Proces realizowano przy temperaturze 485°C oraz nacisku 150 MPa, który przetrzymywano przez 5 minut. Tak przygotowane półwyroby były wyciskane współbieżnie z prędkością 0.15 mm s-1 i przy współczynniku wyciskania 4,1. Podczas wyciskania stopu osnowy i kompozytów rejestrowano przebieg zmiany siły w funkcji przemieszczenia stempla. Dla półwyrobów po zagęszczaniu i dla wyciskanych tworzyw wyznaczono ich gęstość względną i twardość. Dla materiałów w stanie po wyciskaniu określono wytrzymałość na ściskanie i opracowano krzywe naprężenie - odkształcenie. Równomierność rozłożenia węglika krzemu w osnowie kompozytów oceniano przez obserwacje ich mikrostruktury. W efekcie zastosowania proponowanej technologii formowania otrzymano tworzywa o wysokiej gęstości względnej oraz o właściwościach mechanicznych zależnych od stopnia przetworzenia materiału i udziału cząstek fazy umacniającej w osnowie. Wzrost twardości próbek obserwowano w wyniku wprowadzenia do osnowy cząstek węglika krzemu lub zwiększenia ich udziału objętościowego, proces wyciskania na gorąco przy przyjętych parametrach powodował spadek twardości wsadu. W wyniku wprowadzenia do osnowy 5 i 10% cząstek węglika krzemu stwierdzono zwiększenie wytrzymałości na ściskanie tworzyw wyciskanych, wyznaczona dla kompozytu o zawartości 15% średnia wartość RC była niższa niż dla materiału osnowy. Na podstawie wyznaczonych w temperaturze pokojowej krzywych naprężenie rzeczywiste - odkształcenie stwierdzono, iż wprowadzenie do osnowy cząstek lub zwiększanie ich udziału objętościowego w osnowie powodowało spadek wielkości odkształcenia, przy którym następowało zniszczenie próbek. Podwyższenie zawartości cząstek węglika krzemu w osnowie do 10% prowadziło do umocnienia osnowy, dla kompozytu o zawartości 15% cząstek obserwowano spadek wytrzymałości. Próbki ściskane przy temperaturze 200°C odkształcały się plastycznie, wartość naprężenia, przy którym następowało odkształcenie materiału, rosła wskutek wprowadzenia do osnowy cząstek fazy umacniającej i zwiększania jej udziału w osnowie. Otrzymana w wyniku wyciskania przy przyjętych parametrach mikrostruktura osnowy była drobnoziarnista, w przypadku kompozytów obserwacje wykazały równomiernie rozlokowanie cząstek węglika krzemu w osnowie. Na podstawie otrzymanych wyników badań stwierdzono, że w przypadku wyrobów formowanych przy przyjętych parametrach wprowadzenie do osnowy cząstek węglika krzemu do ich udziału objętościowego wynoszącego 10% jest korzystne, zastosowanie 15% fazy umacniającej powoduje spadek badanych właściwości materiału w temperaturze pokojowej oraz ich polepszenie w podwyższonej temperaturze. Dlatego decyzja o zastosowaniu cząstek węglika krzemu do umocnienia wykonanej ze stopu Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr osnowy oraz o ich udziale objętościowym w osnowie powinna zależeć od przewidywanych warunków pracy wykonanego z tego materiału elementu.

2

Influence of closed-die hot compaction parameters on selected properties of PM Al-Si-Fe-Cu materials

Wojtaszek M., Dudek P.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 36, no. 2

91-96

EN

The work presents the results of investigations of the materials obtained by closed-die hot compaction of A117Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr alloy powder. The influence of temperature and punch unit pressure on the shape of samples, as well as on relative density, selected mechanical properties and microstructure of obtained products, was estimated. The beneficial parameters of hot compaction were determined.

PL

Przedstawiono wyniki badań materiałów otrzymanych w procesie zagęszczania na gorąco w matrycach zamkniętych proszku stopu Al17Si5Fe3Cu1,1Mg0,6Zr. Ocenie poddano wpływ temperatury i nacisku jednostkowego stempla na kształt próbek a także na gęstość, wybrane właściwości mechaniczne oraz na stan mikrostruktury tworzyw. Wyznaczono korzystne, w przyjętych do badań warunkach procesu zagęszczania oraz w badanym zakresie, parametry formowania.

3

Wpływ zagęszczania na gorąco wyprasek z mieszanek proszków aluminium i stopu Al17Si3,3Cu1,4Mg0,6Zr na własności otrzymanych materiałów

Szczepanik S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 11

707-711

PL

Materiały z ukierunkowanymi własnościami należą do nowej generacji tworzyw konstrukcyjnych. Idea takich tworzyw jest znana i od dawna stosowana, np. w obróbce cieplnochemicznej. Otrzymywanie materiałów z gradientem własności metodą metalurgii proszków w połączeniu z przeróbką plastyczną daje możliwości wytwarzania wyrobów o dużej gęstości oraz o odpowiednich kształtach. W niniejszym artykule badano własności lekkich tworzyw przeznaczonych na składniki wyrobów z gradientem własności. Materiały otrzymano w procesie prasowania na zimno i zagęszczania na gorąco proszków aluminium RAl-1 i stopu Al17Si5Fe3Cu1,1Mg0,6Zr oraz mieszanek tych proszków zawierających od 20 do 80 % mas. proszku stopowego. Określono gęstość, twardość, wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie oraz analizowano przełomy wytworzonych materiałów.

EN

Materials with gradient properties are a new generation of constructive products. The idea of such materials has been long known, and they are used in chemical and heat treatment. The manufacturing of materials with gradient properties using the PM route and forming processes makes it possible to obtain materials with high density and the required shape. The topic of this paper is the elaboration of the properties of lightweight materials for the components of products with gradient properties. The materials were obtained using cold pressing and hot consolidation of mixture of aluminium RAl-1 and Al17Si5Fe3Cu1,1Mg0,6Zr alloy powder in interval 20 to 80 % wt. The density, hardness, tensile strength and compression strength of the component materials and gradient materials were determined.

4

Osiągnięcia w zakresie kucia matrycowego wyprasek z kompozytów na osnowie stopu aluminium Al-Cu-Si z udziałem fazy ciekłej oraz spiekanych stali niskostopowych

Szczepanik S., Wiśniewski B., Skrzypek T.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2006

|

Vol. 73, nr 4

163-170

PL

W pracy podano wyniki badań przetwórstwa materiałów kompozytowych i spiekanej stali w procesach kucia. Wypraski kompozytów na osnowie stopu Al8,84%Cu6,33%Si0,65%Mg, umocnionych cząstkami SiC w ilości 2 i 5 % obj. odkształcono w matrycach zamkniętych w stanie stałym w temperaturze 500 stopni C i z udziałem fazy ciekłej w temperaturach 510 i 530 stopni C, uzyskując wyroby o gęstościach względnych do 0,99 dla kompozytu o zawartości 2 % obj. SiC i do 0,986 dla kompozytu o zawartości 5 % obj. SiC. Określono dla tych materiałów własności mechaniczne: twardość, wytrzymałóść na zginanie oraz opracowano krzywe umocnienia w stanie po kuciu i po obórbce cieplnej. Dla spiekanej stali na osnowie proszku Distaloy DC o zawartości 0,6 % C(grafit) opracowano wykres CTPc. Stal ta ma dobrą hartowność i podatność do odkształcania plastycznego. Własności po kuciu spiekanej stali silnie zależą od temperatury odkształcania oraz warunków chłodzenia. Wytrzymłałość po odkształceniu w temperaturze 1100 stopni C jest znacznie większa niż tej stali po spiekaniu poddanej takim samym zabiegom obróbki cieplnej.

EN

The paper presents the results of the research on manufacturing of composite materials and sintered steel closed die forging. preforms from composities based on Al8.84%Cu6.33%SiO.65%Mg and reinforced with 2 and 5 vol. % of SiC particles were close-die forged in solid state at 500 degree Celsius and with the liquid phase content at 510 and 530 degree Celsius. The obtained products had their relative density up ro 0.99 for the composites with 2 vol. % of SiC and up to 0.986 for the compacts with 5 vol. % SiC. The examination of the mechanical properties of the products covered: hardness, bending strength and stress - strain curves after forging and after forging and heat treatment. The CCT -diagram for sintered steel on basis Distaloy DC powder with content of 0.6% C(graphite) was elaborated. This steel has good hardenabilty and formability. The mechanical properties depend strongly on forging temperature and cooling conditions. Tensile and bending strength after forming of sintered steel at 1100 degree Celsius are better than for the sintered steel after the same heat treatment conditions.

5

Wybrane własności stopu Al-Cu-Si otrzymanego z proszku po przeróbce plastycznej z udziałem fazy ciekłej

Szczepanik S., Frydrych J., Krawiarz J., Wojtaszek M., Cieśla W., Wiśniewski B.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2004

|

Vol. 71, nr 7-8

431-435

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań wpływu warunków odkształcania na strukturę i wybrane własności materiałów otrzymanych w wyniku przeróbki plastycznej wyprasek z proszku stopu Al8,84% Cu6,33% Si0,65 % Mg z udziałem fazy ciekłej. Wypraski odkształcono w procesach kucia w matrycach zamkniętych i wyciskania na gorąco powyżej temperatury solidus. W wyniku otrzymano materiały o dużej gęstości. Własności materiałów określono dla stanu po odkształceniu i po przesycaniu i starzeniu. Mała zawartość fazy ciekłej w ilości do około 19% obj. nie wpływa wyraźnie na własności otrzymanych materiałów, ma jednak znaczący wpływ na obniżenie wielkości siły potrzebnej do realizacji procesu odkształcania.

EN

The paper discusses the problems connected with the influence of the forming temperature in closed - die forging and extrusion of PM preforms from A18,84% Cu6,33% Si0,65%Mg alloy on the structure and mechanical properties of the products. As a result, materials with higher densities were determined. Small content of the liquid phase, up to 19% vol., doesnt influence the mechanical properties, however, it decrease the magnitude of the force needed during extrusion.