Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of granularity of reinforcing particles Al2O3 on EDM process of aluminium matrix composites

Perończyk J.

Journal of Machine Engineering

|

2012

|

Vol. 12, No. 2

67--76

EN

The study discusses issues related to the process of electro-discharge machining (EDM) composites based on Al + 20% Si + 5% Fe + 3% Cu + 1% Mg matrix manufactured using a powder metallurgy method. Ten percent by volume of Al2O3 grains of 3, 9, 23 and 53?m sizes with irregular sharp edges represented the reinforcing phase. EDM was performed with a machine equipped with a RLC generator using different (computational) discharge energies varied in steps within the 0.044 - 2.268 mJ range. The tests measured volumetric productivity of EDM (Vw) and roughness (Ra) of the machined surface. In addition, the researchers provided selected SEM images of ED-machined surfaces with some results of X-ray microanalyses of chemical composition performed in cavities and on the surfaces of irregularities. They also provided SEM images of Al2O3 grains adhering to the machined surface of the composite, showing the mechanism of erosion of dielectric particles in EDM conditions. They demonstrated that the energy of single discharges (Ei) was the main parameter effecting the process and results of EDM. The volumetric productivity of the process (Vw) and roughness of the machined surface (Ra) increase with growth of energy (Ei) and, at the same time, surface integrity (SI) changes.

2

Badania tribologiczne w warunkach posuwisto-zwrotnego ślizgania skojarzeń: żeliwo-kompozyt aluminiowo-żelazowy

Druet K., Łubiński J. I., Imielińska K.

Tribologia

|

2004

|

nr 3

83-90

PL

Przedstawiono wyniki badań tribologicznych skojarzeń: materiał kompozytowy, otrzymany poprzez mieszanie siluminu AlSi11 z proszkiem że laza albo stali narzędziowej (N9) i żeliwo 350. Próbki wykonane z takiego kompozytu (oraz - dla porównania - z siluminu AlSi11) poddano] badaniom w warunkach technicznie suchego tarcia ślizgowego w prostoliniowym ruchu posuwisto-zwrotnym, na Tribometrze TPZ-1 [L. 1,..., 5]. Badania prowadzono przy stałym nominalnym nacisku w strefie styku - 5 MPa i stałej prędkości ślizgania - 0,1 m/s. Stwierdzono zróżnicowanie zużycia próbek w zależności od rodzaju materiału i sposobu jego wytworzenia. Najszybciej zużywały się próbki siluminu. Kompozyty były odporniejsze na zużycie, przy czym dalszych badań wymaga określenie wpływu warunków ich wytwarzania na kinetykę zużycia. Stwierdzono różnice w przebiegu i wartościach zarejestrowanego współczynnika tarcia pomiędzy poszczególnymi skojarzeniami materiałowymi. Największą zmienność w teście (spadek wartości) i minimalną wartość współczynnika tarcia uzyskano w przypadku kompozytu uzyskanego poprzez 40-minutowe mieszanie siluminu z proszkiem żelaza. Silumin AlSi11 wykazał w testach najmniej zmienny przebieg współczynnika tarcia. Największe wartości współczynnika tarcia uzyskano dla kompozytów: silumin ze stalą narzędziową oraz silumin mieszany 100 minut z proszkiem żelaza (odpowiednio 0,29 i 0,27), z których drugi wykazał największy wzrost współczynnika w czasie testu. Pozostałe materiały wykazały spadkową tendencję wartości współczynnika tarcia (po ewentualnym początkowym wzroście).

EN

At the Faculty of Mechanical Engineering of the Gdansk University of Technology a research was undertaken on new metallic composites of potentially favourable tribological characteristics under reciprocating sliding. Composites were produced from ferrous powder or cutting carbon steel (N9) in cast aluminium alloy (AlSi11) matrix. A reaction between aluminium and iron was anticipated to result in strengthening phases forming in the material. The composite materials and a reference non - composite were tested on the TPZ-1 tribometer in reciprocating unlubricated sliding against cast - iron. Tests were carried out at 5 MPa surface pressure and speed of 0,1 m/s. Wear resistance was different for each material tested. The highest wear rate was exhibited by reference aluminium - silicon alloy. In composite materials the wear was slower. The exact influence of factors such as the time of mixing of the iron powder with the aluminium base material on the wear rate remains still to be established. The magnitude and the course of changes of the friction coefficient varies with the material tested. The most stable friction coefficient was observed on unmodified aluminium - silicon alloy. A simple relation between the value of the friction coefficient and the wear rate among the tested materials is still to be observed, should any exist.

3

Krystalizacja, struktura i udarność kompozytów aluminiowych

Dudyk M., Kosibór K.

Archiwum Odlewnictwa

|

2003

|

R. 3, nr 7

355-361

PL

Przedstawiono wyniki badań procesów krystalizacji metodą ATD-AED siluminów (osnowy) AK9, AK62 i AK11 oraz sporządzonych na ich bazie kompozytów z 5% i 10% dodatkiem cząstek zbrojących Al_2O_3 i SiC. Określono charakterystyczne punkty (piki) na krzywych krystalizacji dla podstawowych faz badanych kompozytów aluminiowych. Wykonane struktury metalograficzne ilustrują morfologię wykrystalizowanych faz [...] oraz postać i rozmieszczenie wprowadzonych cząstek zbrojących w strukturze kompozytów. Przeprowadzone pomiary udarności KCV dla badanych kompozytów wykazały, że rodzaj siluminu (osnowy) oraz procentowy dodatek i granulacja cząstek zbrojących poprawia lub pogarsza ich udarność.

EN

The article describes using results of graphical recording of the ATD-AED method for analyzing the course of the process of crystallization of aluminum composites. The composites were made on the basis of aluminum alloys AK9 (AISiMg), AK62 (AISi6Cu2), AK11 (AISi11) after introducing reinforced particles (Al_2O_3 or SiC) in amount of 5 or 10 per cent of the mass of the batch. Changes of the kinetics of solidification of matrix and gained composites has been proved. Registrated on the curves of crystallization [...] of the explored aluminum alloys and composites, effects differing from each other ("peaks") both warm and electrical - confirmed by metalographical microstructures - proved demodification of matrix after introducing reinforced particles. A high level of heterogeneousity disposition of reinforced particles in the structure of explored compositions has been confirmed. Conveyed measurements of KCV impact resistance for explored compositions allowed to state that the kind of aluminum alloys (matrix), granulation and contents of reinforced particles improves or deteriorates impact resistance in comparison to aluminum alloys used to obtain aluminum composite.

4

Wybrane właściwości mechaniczne kompozytów na osnowie stopów aluminium wzmacnianych cząstkami Al2O3

Kurtyka P., Wierzbiński S., Faryna M.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 4

185-190

PL

Kompozyty na osnowie stopów aluminium, zdolnych do umocnienia wydzieleniowego, stanowią atrakcyjne izotropowe materiały konstrukcyjne, przeznaczone do pracy w podwyższonych temperaturach; materiały charakteryzujące się korzystnym stosunkiem wytrzymałości do gęstości, jak również zadowalającą odpornością na zużycie w warunkach eksploatacyjnych. Badania przeprowadzono na kompozytach wytworzonych metodą prasowania w stanie ciekłym, których osnowę stanowiły stopy AA6xxx i AA7xxx, wzmacniane cząstkami A2O3s o średnicy 10 i 25 um, których udział objętościowy wynosił 10 i 20%. Próbki z kompozytów poddawano testom ściskania w zakresie temperatur 293:873 K i prędkości odkształcania 10-3:10-5xs-1. Na podstawie wyników testów ustalono zakresy temperatur i prędkości odkształcania, w których istnieje możliwość plastycznego kształtowania tych kompozytów, a także określono wybrane właściwości mechaniczne w szerokim zakresie temperatur. Badania wytrzymałościowe uzupełniono obserwacjami strukturalnymi próbek na mikroskopie skaningowym; próbkom nadawano różne stopnie odkształcenia w określonych warunkach temperaturowo-prędkościowych.

EN

Metal Matrix Composites (MMCs) based on precipitate strengthening aluminium alloys attract attention of industry because of advantageous strength to density ratio, stability of properties at elevated temperatures as well as appropriate wear resistance in exploitation conditions. Particulate reinforced aluminium alloy matrix composites require deformation processed to shape elements and improve properties. However, the standard processing parameters used for the conventional aluminium alloys cannot be directly adopted for the respective composites, as the mechanical characteristics of the composites are considerably different from that of the corresponding matrix material. The composites based on AA6xxx and AA7xxx alloys reinforced with A^Ch particles in the amount of 10 and 20% of average size 10 and 25 nm were subjected to compression tests in a wide temperature range 293:873 K at deformation strain rate 10-3:10-5s-1. Based on the compression tests results, the ranges of temperatures and deformation rates, at which plastic deformation occurs in the investigated alloys, have been established together with strength properties at elevated temperatures. Observation of surface reliefs was conducted on an electron-scanning microscope Philips XL-30. Figures 1a, b show the distribution of Al203 reinforced particles of the composite in initial state, after squeeze casting and extrusion, the diameter of the reinforced particles 10 um. In the photos there can be observed near homogeneity distribution of the reinforcement particle in two directions. Figure 2 shows the mechanical characteristics of strain of the composite AA6xxx-Al2O3 and AATxxx-Al2O3 in the system b-e-T reinforced of the particles of the size 10 and 25 um, respectively. The compression tests were performed on the samples in the initial state (prior to the solution and ageing). The deformation rates and size of reinforcing articles are given in the Figure. The observed change in the value of the flow stress with temperature indicates the possibility of the occurrence of competing processes - recovery and dynamic reerystallization. Figure 3 shows the influence of temperature and strain rate on the values of yield points of investigated composites, and Figure 4 dependence of work hardening intensity on the stress for these composites deformed at constant temperature and different strain rate as well as at constant strain rate and different temperatures. It has been observed that in the composites with volume fraction of reinforced particles 10%, relations O = f{b) show very small deviation from the rectilinear course, while for the volume fraction of reinforced particles 20% two ranges of these relation were observed. Examples of surface reliefs after compression tests at elevated temperature are shown in Figs 5a, b. For both 10% (Fig. 5a) and 20% (Fig. 5b) volume fraction of reinforced particles the degree and the temperature of strain were 0.18 and 573 K, respectively. It has been observed that for the composite with larger particles the failure process was more intensively than for 10 um particles. On the basis of the conducted investigations to established that addition of Al2O3 particles in amount up to 20 wt.% to AA6xxx and AA7xxx aluminium alloy considerably increases the mechanical properties of the composite, including the yield point in relation to the matrix alloy. The investigations have revealed the possibility - within limited range of temperature and strain rate - of the formation of AA6xxx-Al2O3 and AA7xxx-AI2O3 composites with the reinforcement particles 10 and 25 um. Additional increase of mechanical properties of composite is possible after supersaturation and ageing process.

5

Wpływ preparacji cząstek Al2O3 niklem na właściwości kompozytu Al-(Al2O3)p

Olszówka-Myalska A.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 4

199-203

PL

Badano wpływ obecności nałożonej metodą bezprądową na cząstki Al2O3 powłoki niklu na właściwości kompozytu z osnową aluminiową, otrzymanego metodą jednoosiowego prasowania z udziałem fazy ciekłej. Wytworzono trzy rodzaje materiałów spiekanych: z mieszaniny proszku osnowy z cząstkami Al2O3 bez dodatkowej preparacji; z mieszaniny osnowy z cząstkami Al2O3 pokrytymi metodą chemiczną cienką warstwą niklu oraz z proszku osnowy bez zbrojenia. Proces prowadzono w próżni w prasie Degussa, stosując takie same parametry dla każdego rodzaju materiału. Wyznaczono twardość, umowną granicę plastyczności, moduł Younga oraz przeprowadzono badania ścieralności. Stwierdzono wzrost własności mechanicznych spowodowany zastosowaną preparacją cząstek ceramicznych. Obserwowano różnice odporności na ścieranie badanych kompozytów.

EN

The influence of a nickel coating deposited on Al2C3 particles on aluminium matrix composite properties was examined. For the production of the coating, an electroless method was applied. The 1 jim thick coating was characterized by good adherence to the substrate and uniform coverage, which is particularly important in places of a developed area (Fig. 1). The materials were produced in a Degussa press, as a result of uniaxial pressing in 2.6 Pa vacuum. Two sintering stages were applied - first stage under 1.5 MPa pressure, at a temperature of 400°C, for 30 minutes; second stage under IS MPa, at a temperature of 640°C, for 50 minutes. Two types of composite sinters with an aluminium matrix were obtained, reinforced with nickel coated Al2O3 particles (20% vol.) with 500 mesh granulation, without additional preparation as well as a sinter of aluminium powder without reinforcement. Hardness measurements were carried out by means of Brinell method as well as a compression test, on the basis of which a conventional yield point and Young's modulus were determined. The measuring system used at the compression test is presented in Figure 2. Table 1 shows the results obtained. A growth of the composite's mechanical properties was found, caused by particles preparation. The applied nickel coating caused both a change of the matrix-particle interface structure and a change of the chemical composition of the matrix [8]. Wear tests of the examined materials were performed by Schopper method. The results are presented in Figure 3. The condition of the materials' surfaces after the abrasion test, observed by means of SEM, is presented in Figures 4-6. Higher relative abrasive wear of the composite with nickel modified particles was found compared to the composite with non-modified particles. After the wear test, in the composite with particles modified with nickel microcracks in the matrix were found on the surface.

6

Kompozyty cierne z osnową aluminiową o niskim współczynniku tarcia

Myalski J.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 4

191-194

PL

Przedstawiono wyniki badań tribolgicznych nowej grupy materiałów ciernych przeznaczonych do wytwarzania elementów stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym. Kompozyt uzyskano metodą wprowadzania cząstek węgla o strukturze amorficznej do osnowy aluminiowej. W celu zabezpieczenia cząstek węgla przed degradacją termiczną na cząstki została naniesiona powloką niklowa. Pomiaru współczynnika tarcia dokonano na testerze T-01M w warunkach tarcia suchego i ze smarowaniem. Przeprowadzone badania współczynnika tarcia wykazały, że dodatek węgla zmniejsza zarówno wartość współczynnika tarcia, jak i podwyższa odporność na zużycie. W odróżnieniu od innych materiałów kompozytowych zawierających cząstki ceramiczne o dużej twardości stwierdzono nieznaczną różnice pomiędzy wartością współczynnika tarcia w skojarzeniu ciernym bez i ze smarowaniem.

EN

Durability and reliability of abrasive system depends on of the construction of friction system and physicochemical properties of the applied materials. These characteristics may by obtain choosing optimal composition of the friction materials e.g. binding agent, modificators, and fillers. One of these materials is amorphous carbon, which increase thermal stability of friction materials. Hard particles of amorphous carbon may change wear and coefficient of friction parameters. Composite was made in mixing technology glass like carbon particles in liquid metal matrix. Before mixing in liquid metal, carbon particles were been prepared in chemical process of galvanisation. Ni coating layer on the particles has about 1:2 um thickness. This coating protected carbon particle before thermal destruction in high temperature and assures good distribution particles in matrix (Fig. 1a). On the boundary surface was obtained good bonding between components (Fig. 1b). In this paper the results of investigation of the influence of glass carbon in metal matrix composite, their tribologica! properties have been shown. Investigation has been led in pin-on-disc system on the tribological tester T-01 M for velocity v = 0.1:1.0 m/s and load 20, 30, 40 and 50 N in friction distance 200m (Figs 2 and 3). The investigation has been led in dry and liquid friction. Addition 10% glass like carbon into MMC's friction materials leads to decreasing coefficient of friction and increasing abrasive wear also. Decreasing of friction coefficient, in investigating composite was about 3:4 times less then in composite materials containing SiC or Al2O3 particles e.g. Duralcan composites. The results of investigation let to design a construction, which possible apply to the modification of friction materials. The glass like carbon may be apply to the producing of new friction materials, for example brake discs and pistons.

7

Wytwarzanie kompozytów na osnowie stopów aluminium zbrojonych drobnodyspersyjnymi cząstkami ceramicznymi

Śleziona J., Formanek B., Wieczorek J., Dolata-Grosz A.

Kompozyty

|

2001

|

R. 1, nr 2

180-183

PL

W pracy przedstawiono rozwiązanie technologiczne umożliwiające wytworzenie kompozytów zbrojonych drobnodyspersyjnymi cząstkami ceramicznymi i międzymetalicznymi. Polega ono na wprowadzeniu do ciekłego metalu osnowy kompozytowych cząstek ceramicznych, otrzymanych w technologii mechanicznego stopowania. W zależności od składu chemicznego cząstek możliwe jest również wykorzystanie reakcji in situ, umożliwiającej uzyskanie cząstek związków międzymetalicznych. Przedstawiono wybrane wyniki prac nad realizacją tego sposobu dla kompozytów AlCu4-Al2O3 i AlMg3-Al2O3.

EN

The method of manufacturing of composites on the Al alloys matrix reinforced with fine ceramic particles about 1 um diameter has been shown. AISi, AlMg, and AICu aluminum alloys as a matrix have been used. The ceramic particles of SiC and Al2O3 diameter about 15 um (500 mesh) applied. There particles with Al powders mixed and agglomerated in rotary vibration mill obtaining composite powder size less than 300 um. Fig. 1 shows structure and distribution of ceramic particles in agglomerates, Fig. 2 shows morphology of composite powder. Composite powder containing 20 or 30 vol.% of ceramic particles (SiC or Al203) size about 1 um have been incorporated into liquid aluminum alloy at 720, 750, 780°C preheated. The structure of composite has been shown in Fig. 3 and the example of structure of composite agglomerates which does not dissolved into liquid matrix. To obtaining of the full solubility of agglomerates, the composites re-melted at 780°C and preheated during 1 hour mixing of the suspension. Structure of composite after this treatment is shown in Fig. 5. The rate of homogenization of composite after treatment is ineffective because in the structure of composite the agglomerates and pores are present. Properties of composites obtaining during procedure above are not dissatisfied. Tensile strength of composite is low then matrix but wear resistance is high and coefficient of friction (u = 0.1) is suitable. To obtaining better properties of composite the homogenization process must be longer then 1 hour and suspension must be still stirred.

8

Badania odporności na zużycie aluminiowych materiałów kompozytowych przeznaczonych na tarcze hamulcowe

Wojciechowski A., Sobczak J.

Kompozyty

|

2001

|

R. 1, nr 2

191-195

PL

Zbrojone dyspersyjnie metalowe materiały kompozytowe na bazie aluminium (A1MC) są używane głównie na skojarzenia cierne, pracujące w warunkach tarcia technicznie suchego. Różnorodność metodyk badawczych i brak powszechnie przyjętych standardów wyznaczania odporności na ścieranie spowodowały, że w pracy przedstawiono wyniki dwóch metod badań trybologicznych, najbardziej odwzorowujących, zdaniem autorów, rzeczywiste zjawiska zachodzące w parze ciernej tarcza hamulcowa-okładzina cierna w warunkach eksploatacyjnych. Porównawcze badania trybologiczne różnych materiałów kompozytowych o osnowie stopów aluminium, które mogłyby być zastosowane na tarcze hamulcowe, oraz żeliwa oceniano przez określenie wskaźników zużycia trybologicznego (współczynnika tarcia i stopnia zużycia) w dwóch niezależnych testach. Uzyskane wyniki wskazują, że w danych warunkach eksperymentalnych, zarówno żeliwo, jak i kompozyty cechują się zbliżoną odpornością na zużycie trybologiczne. Zużycie AIMC zależy głównie od temperatury pracy pary ciernej. Z badań jednoznacznie wynika, że kompozyty aluminiowe mogą bezpiecznie pracować do temperatury nieprzekraczającej 300°C. Wartość współczynnika tarcia w parze ciernej z AIMC jest równomierna i stabilna dla wszystkich temperatur pracy pary ciernej. Wszystkie testowane materiały spełniały wymagania dotyczące dopuszczalnych wielkości współczynnika tarcia.

EN

Particulates reinforced aluminum matrix composites (AIMCs) are generally used on frictional couples working in the conditions of technically dry friction. Variety of research methodology and lack of commonly used standards concerning calculation of wear resistance contributed to the fact that this paper presents two techniques of trybology testing, according to the authors, the real effects occurring in the frictional couple: break rotor-friction lining in service conditions. The comparative trybology investigations of various composite aluminum based materials, which could be used for break rotors and cast iron, have been estimated through defining the trybology wear indexes (friction coefficient and wear resistance) in two independent tests. The obtained findings show that in the given experimental conditions both the irons as well as composites are characterized by similar wear resistance. The wear of AIMCs depends mostly on the temperature of the active frictional couple. Furthermore, as a result of the research it can be synonymously inferred that the aluminum composites can safely work in the temperature up to 300°C. The value of the friction coefficient in the frictional couple is equal and stable for all temperatures at which the active friction couple has been examined. All tested materials have fulfilled the requirements concerning the acceptable quantities of friction factor.

9

Mechanizmy zużycia tribologicznego kompozytów aluminiowych zbrojonych cząstkami ceramicznymi

Biało D.

Problemy Eksploatacji

|

2000

|

nr 3

9-17

PL

Przedstawiono wybrane wyniki badań tribologicznych kompozytu o osnowie Al+4,5%Cu+0,7%Si+0,5%Mg umocnionego 23 um cząstkami Al2O3 w ilości 10% obj. Próby tarcia i zużycia przeprowadzono w układzie trzpień-tarcza przy naciskach 0,5 5Mpa i prędkości tarcia 1m/s. Stosowano stalowe przeciwpróbki o twardościach 28 i 58HRC. Określono warunki występowania różnych mechanizmów zużycia: przez utlenianie, adhezję, ścieranie i delaminację.

EN

Selected results of tribological tests on composite consisting Al+4,5%Cu+0,7%Si+0,5%Mg matrix and 23um reinforcing Al2O3 particles with 10% volume fraction is presented in this paper. Wear tests were carried out on the pin-on-disk type machine at contact pressure of 0,5 5Mpa and sliding speed of 1m/s. As counter-specimens steel disks with hardness 28 and 58HRC were used. The following mechanisms of wear were determined: oxidation, adhesion, abrasive and delaminating.