Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Characterization of Microwave Sintered Aluminium Composite Reinforced with Hydroxyapatite Extracted from Rihu Fish Scales

Venkatesh V.S.S., Prasad Kalapala, Deoghare Ashish B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2023

|

Vol. 68, iss. 2

617--624

EN

In this study, Hydroxyapatite (HAp) is extracted from the Rihu fish scales which are generally dumped as garbage. The aluminium composite was fabricated through the powder metallurgy technique by reinforcing HAp (0, 5, 10 and 15 wt%) as a reinforcement. The fabricated samples were sintered through microwave sintering at 530℃ for 15 min under an argon gas environment. The fabricated composites were subjected to X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) analysis to confirm the constituting elements and to describe the reinforcement dispersion in the matrix. Uniform reinforcement dispersion was observed for the composite reinforces with 5% HAp, 10% HAp particles. The mechanical characterization results reveal that the Al-10% HAp composite exhibits a microhardness value of 123 ± 3 Hv and maximum ultimate tensile strength of 263 ± 10 MPa and 299 ± 9 MPa compression strength was obtained due to the presence of a strong bond among the aluminium and HAp particles.

2

Properties of Aluminium-Ceramic Composite with Glassy Carbon as Solid Lubricant Designed for Automotive Applications

Posmyk A., Myalski J., Wistuba H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2573--2578

EN

The paper presents some basic information on manufacturing, structure and selected properties of a new hybrid composite with an aluminium alloy matrix elaborated for automotive applications. A porous oxide ceramics constitute the reinforcing phase of the composite and glassy carbon plays the role of a solid lubricant. The properties of a composite, which contains exclusively a ceramic reinforcing phase and a hybrid composite with porous ceramics and glassy carbon, have been compared. The composite with glassy carbon, obtained by the application of new method, features uniform carbon distribution upon ceramics walls which significantly influences its tribological properties. The friction in air coefficient of a hybrid composite sliding against grey cast iron is 0.12, whereas in the case of a composite containing exclusively ceramics sliding against cast iron it amounts to 0.3.

PL

W artykule zaprezentowano podstawowe informacje nt. wytwarzania, struktury i wybranych właściwości nowego kompozytu hybrydowego z osnową ze stopu aluminium opracowanego dla potrzeb motoryzacji. Porowata ceramika tlenkowa stanowi zbrojenie kompozytu, a węgiel szklisty pełni rolę smaru stałego. Porównano właściwości kompozytu zawierającego tylko ceramiczną fazę zbrojącą z właściwościami kompozytu hybrydowego zawierającego porowatą ceramikę i węgiel szklisty. Kompozyt zawierający węgiel szklisty wytworzony dzięki nowej metodzie cechuje się jednorodnym rozłożeniem węgla na ściankach ceramiki, co wywiera istotny wpływ na właściwości tribologiczne. Współczynnik tarcia technicznie suchego kompozytu hybrydowego we współpracy ślizgowej z żeliwem wynosi 0.12, a kompozytu zawierającego tylko ceramikę wynosi 0.3.

3

Zastosowanie zgrzewania wybuchowego do wytwarzania kompozytów metalowych z osnową aluminiową

Rogalski G., Fydrych D., Walczak W.

Przegląd Spawalnictwa

|

2013

|

R. 85, nr 6

54--59

PL

Energia wybuchu może zostać wykorzystana do realizacji wielu procesów technologicznych, m.in. wytwarzania złączy zgrzewanych, prasowania proszków, tłoczenia, odprężania i utwardzania metali. Bardzo interesującym zastosowaniem technologii zgrzewania wybuchowego jest wytwarzanie kompozytów metalowych. W artykule scharakteryzowano kompozyty metalowe i zgrzewanie wybuchowe jako jedną z metod ich otrzymywania. Przedstawiono autorską technologię uzyskiwania kompozytów metalowych z osnową aluminiową wzmocnionych wysokostopowymi drutami stalowymi. Na podstawie wyników badań metalograficznych, wytrzymałościowych oraz analitycznych wykazano przydatność wykorzystania energii wybuchu do wytwarzania kompozytów z aluminium wzmacnianego drutami stalowymi oraz zaproponowano kierunki dalszych badań.

EN

The energy of explosion can be used to implement a number of processes, including manufacturing of explosion welded joints, pressing powders, press forming, annealing and hardening of metals. Highly interesting application for explosion welding technology is the production of metal composites. The article characterizes the metal composites and explosion welding as one of the methods for obtaining them. An original technology of obtaining metal composites with aluminum matrix strengthened with steel wires was presented. Based on the results of metallographic, strength and analytic tests the suitability of the use of energy of explosion to produce composites of aluminum strengthened with steel wires was demonstrated and directions for future research were suggested.

4

The effect of α-alumina particles on the properties of EN AC-44200 Al alloy based composite materials

Kaczmar J. W., Kurzawa A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2012

|

Vol. 55, nr 1

39--44

EN

Purpose: The unreinforced EN AC-44200 aluminium alloy is characterized by the medium mechanical properties and the purpose of performed investigations was improvement of mechanical properties of this alloy by introducing stable ceramic α-alumina particles. Design/methodology/approach: The composite materials were manufactured by squeeze casting of porous ceramic preforms characterized by the open porosities of 90%, 80%, 70% and 60% with the liquid EN AC-44200 aluminum alloy. The composite materials containing 10 vol. %, 20 vol. %, 30 vol. % and 40 vol. % were manufactured and characterized by the homogeneous distribution of alumina particles in the matrix. On the base of microscopic investigations there was ascertained good bonding at the interface matrix/ strengthening particles. Findings: Manufacturing of porous ceramic preforms from alumina powders characterized by the desired open porosity was elaborated. After squeeze casting with liquid EN AC-44200 alloy there was noticed considerable increase of physical and mechanical properties: hardness HB increased from 82 HB for unreinforced alloy to 150 HB for material containing 40 vol. % of particles. There was noticed increase of tensile strength, bending strength and compression strength, although what is typical for composite materials, decrease of impact strength. Research limitations/implications: There was noticed small rest porosity with decreasing porosity of the ceramic preforms. Further investigations on porosity removal basing on modification of production parameters are forseen. Practical implications: Reinforcing of EN AC-44200 aluminum alloy with ceramic particles is effective taking into account increase of hardness and strength (tensile, bending, compression), although the relatively low impact strength can be restriction for the applications of these materials as the elements subjected to dynamic loads. Originality/value: Manufactured materials can be applied as elements subjected to static loads and the relatively large specific strength allow to diminish the weight of elements applied in the construction of means of transportation.

5

Wear behaviour of composite materials based on 2024 Al-alloy reinforced with delta alumina fibres

Kaczmar J. W., Naplocha K.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2010

|

Vol. 43, nr 1

88-93

EN

Purpose: Wear improvement of aluminum matrix composite materials reinforced with alumina fibres, was investigated. The effects of the applied pressure and T6 heat treatment on wear resistance were determined. Design/methodology/approach: Wear tests were carried out on pin-on disc device at constant sliding velocity and under three pressures, which in relation to diameter of specimens corresponds to pressures of 0.8 MPa, 1.2 MPa and 1.5 MPa. To produce composite materials porous performs were prepared. They are characterized by the suitable permeability and good strength required to resist stresses arising during squeeze casting process. Performs exhibited semi-oriented arrangement of fibres and open porosity enabled producing of composite materials 10% (in vol.%) of Al2O3 fibres (Saffil). Findings: In comparison with T6 heat treated monolithic 2024 aluminium alloy composites revealed slightly better resistance under lower pressure. Probably, during wear process produced hard debris containing fragments of alumina fibres are transferred between surfaces and strongly abrade specimens. Under smaller pressures wear process proceeded slowly and mechanically mixed layer MML was formed. Research limitations/implications: Reinforcing of 2024 aluminium alloy could be inefficient for wear purposes. Remelting and casting of wrought alloy could deteriorate its properties. Interdendrite porosities and coarsening of grains even after squeeze casting process were observed. Practical implications: Aluminum casting alloys can be locally reinforced to improve hardness and wear resistance under small pressures. Originality/value: Investigations are valuable for persons, what are interested in aluminum cast composite materials reinforced with ceramic fibre performs.

6

Identyfikacja porowatości w kompozytach typu stop Al-cząstki ceramiczne wytwarzanych metodą odlewania odśrodkowego

Dolata-Grosz A., Śleziona J.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2004

|

Vol. 24, nr 1 sp

57-66

PL

Jedną z przyczyn porowatości występującej w kompozytach odlewanych jest zagazowanie su-spensji kompozytowej. Porowatość gazowa jest największą trudnością do przezwyciężenia w technologiach wytwarzania kompozytów z udziałem ciekłej osnowy, szczególnie w metodzie mechanicznego mieszania, w czasie którego do kąpieli mogą być wprowadzone pęcherze gazowe, Ich występowanie, obserwowane w catej objętości odlewu, wpływa niekorzystnie m.in. na właściwości mechaniczne, a także zmniejsza odporność korozyjną kompozytu. Ponadto, zagazowanie zawiesiny, powstałe wskutek mechanicznego mieszania, przyczynia się do powstawania klasterów i aglomeratów cząstek ceramicznych. Typowe struktury kompozytów po odlewaniu grawitacyjnym, z ujawnioną porowatością pokazano na rys. l. W artykule przedstawiono wyniki badań rozmieszczenia porowatości w odlewach kompozytowych wytwarzanych za pomocą odlewania odśrodkowego.

EN

One of the reasons porosity occurs in cast composites is suspension's gassing. Gas porosity is probably one of the biggest problems in composites production with the liquid metal matrix, especially in slurry casting method. During the course of mixing the gases cavity can be introduced into the melt. Its presence, among other things, can be detrimental to the mechanical properties and corrosion resistance of the composites casting. Moreover, gassing of the suspended matter, being an effect of mechanical mixing, causes the formation of particle-porosity clusters and ceramic particles agglomerates. Typical microstructures of the composites after gravitational casting, with porosity are shown in Fig. 1. In this work the results of research the porosity distribution in composites cast producing by the centrifugal casting method has been presented.

7

Tworzenie eksploatacyjnej warstwy wierzchniej w kompozytach aluminiowych podczas tarcia

Biało D.

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 6

84-87

PL

Praca dotyczy badań nad tworzeniem tzw. eksploatacyjnej warstwy wierzchniej (EWW) w kompozytach aluminiowych podczas tarcia. Badaniom poddano kompozyty wytworzone metodą metalurgii proszków. Zawierały one osnowę Al + 4,5 Cu + 0,7 Si + 0,5 Mg i fazę umacniającą w postaci cząstek Al2O3 w ilości 10%. Ziarnistość fazy umacniającej wynosiła: 3, 9, 23, 53 um. Próby tribologiczne prowadzono na maszynie typu trzpień-tarcza w warunkach tarcia na sucho o stalową przeciwpróbkę przy następujących parametrach: nacisk jednostkowy 0,5:5 MPa, prędkość tarcia 1 m/s, droga tarcia 6000 m. Wykazano, że przypowierzchniowa warstwa w kompozycie jest odkształcona plastycznie, ma strukturę steksturowaną i rozdrobnioną. Jest ponadto znacznie utwardzona w stosunku do twardości materiału położonego głębiej. Grubość EWW jest tym większa, im większe zastosowano naciski jednostkowe przy tarciu i im bardziej plastyczny jest materiał. Największe grubości warstwy wierzchniej występują dla materiału osnowy. Dla kompozytów grubość EWW jest tym niniejsza, im większy jest rozmiar cząstek fazy umacniającej.

EN

In this work the results of experimental study on formation of the operation surface layer in aluminium matrix composites during friction have been presented. Composites manufactured by powder metallurgy route contain: Al + 4.5 Cu + 0.7 Si + 0.5 Mg matrix and reinforcing phase - Al2O3 particle with 10% volume fraction. Average size of reinforcing phase was 3, 9, 23 and 53 um. Tribological experiments were carried out on the pin-on-disk apparatus at dry friction condition with the steel counter-specimen at the following parameters: contact pressure of 0.5:5 MPa, friction velocity of 1 m/s, friction distance of 6000 m. It was noticed that surface layer undergo to plastic deformation, and has texturing, reducing grain structure (Figs. 1, 2). Operation surface layer hardness nearby the friction surface is higher then hardness of the not deformed material (the core) (Fig. 3). Thickness of the surface layer is the higher, the higher was contact pressure during friction tests and more ductile the material was (Fig. 4). The greatest thickness of the operation surface layer occuring for the matrix material. For the composite materials the dependence between surface layer thickness and granularity of the reinforcing phase was observed. Thickness of this layer was the smaller, the larger was the size of alumina particle.

8

Zmiany w warstwie wierzchniej kompozytów aluminiowych spowodowane tarciem

Biało D.

Tribologia

|

2002

|

nr 4

1071-1079

PL

Przedstawiono wyniki badań nad zmianami zachodzącymi w wyniku tarcia w warstwie wierzchniej materiałów kompozytowych zawierających osnowę Al + 4,5 Cu + 0,7 Si + 0,5 Mg i fazę umacniającą w postaci cząstek Al2O3 w ilości 10%. Kompozyty otrzymano w procesie metalurgii proszków. Ziarnistość fazy umacniającej wynosiła 3, 9, 23, 53 žm. Próby tribologiczne prowadzono na maszynie typu trzpień-tarcza w warunkach tarcia na sucho o stalową przeciwpróbkę przy następujących parametrach: nacisk jednostkowy 0,5-5 MPa, prędkość tarcia l m/s, droga tarcia 6000 m. Stwierdzono, że warstwa wierzchnia jest zdeformowana plastycznie i utwardzona. Jej twardość w pobliżu powierzchni tarcia przekracza o 50-70% twardość w strefie nieodkształconej. Grubość warstwy wierzchniej jest tym większa, im bardziej plastyczny jest materiał. Największe grubości warstwy wierzchniej występują dla materiału osnowy. Dla kompozytów grubość warstwy wierzchniej jest tym mniejsza, im większy jest rozmiar cząstek fazy umacniającej. Istotny wpływ na stan warstwy wierzchniej wywiera nacisk jednostkowy przy tarciu. Jej grubość i twardość rosną ze wzrostem nacisku.

EN

The results of investigations on changes in surface layer caused by friction in composite materials containing the Al + 4,5 Cu + 0,7 Si + 0,5 Mg matrix and reinforcing phase - Al2O3 particle with 10% volume fraction. Composites were manufacturing in powder metallurgy route. Average size of reinforcing phase was 3, 9, 23 and 53 žm. Tribological tests were carried out on the pin-on-disk apparatus and dry friction condition with the steel counter-specimen at the following parameters: contact pressure of 0,5-5 MPa, friction velocity of 1 m/s, friction distance of 6000 m. It was noticed that surface layer undergo to plastic deformation and hardening. Surface layer hardness nearby the friction surface is about 50-70% higher then hardness of the not deformed material. Thickness of the surface layer is the higher the more ductile is composite material. So for the matrix material thickness of the surface layer is grestest. For the composites its thickness is the smaller, the larger the rein-forcing particles are. Substantial influence of contact pressure during friction on state of surface layer was observed. Its hardness and thickness increase when contact pressure increases.

9

Wpływ powłoki niklowej cząstek Al2O3 na właściwości materiału kompozytowego o osnowie aluminiowej

Patejuk A.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 5

328-332

PL

Przedstawiono wyniki badń wpływu temperatury spiekania na właściwości materiału kompozytowego na osnowie aluminium zbrojonego cząstkami Al2O3. Stwierdzono, że badany materia kompozytowy charakteryzuje się porównywalnymi właściwościami plastycznymi. Wykazuje natomiast zróżnicowaną wielkość wytrzymałości na ściskanie, uzależnioną w pierwszym rzędzie od ilości zastosowanego zbrojenia oraz temperatury ściskania. Stwierdzono ponadto wzrost twardości uzyskanych materiałów kompozytowych wraz ze wzrostem temperatury spiekania i zwiększaniem się ilości fazy zbrojącej.

EN

In the work, the results of researches about influence sintering temperature on composite material strengthen by aluminium reinforced with Al2O3 particles, has been presented. Samples of composite materials was made by hot pressing method. Such a matrix material aluminium powder has been used. Al2O3 particles covered by nickel layer with thickness about 2 um make reinforce material. Before sintering process ceramics particles in correct proportion into aluminium powder was added and mechanical mixed. Then mixed powder in special form into furnace was placed. This furnace was a part of special laboratory appliance. Work parameters of this appliance permitted for smoothly regulation of pressing force to 10 kN. However used furnace permitted for smoothly regulation of sintering temperature to 900°C. During sintering process form temperature close by sintered sample was controlled. Sintering process without protective atmosphere was made. For every option (Tab. 1) minimum three samples with diameter 8 and length 10:15 mm have been made. To compare several aluminium samples - without AI2O3 particles have been made. Sintering time for every option was the same: 15 minutes. In first steep microscope observation and chemical composition analysis in microareas have been done. Metalographicall cross sections where made by grinding and polishing using diamond suspension 3 and 1 urn. To study SEM microscope Philips XL-30 LaB6 was used. Microscopical observation showed that composites made by sintering process have multiphase structure. Particles of reinforce phase have varied dimension - from few to several micrometers (Fig. 1). Connection between particles and matrix has diffusion-adhesive character. The results of line chemical microanalysis made across phase boundaries investigated composites confirm above statement (Fig. 1). In next steep selected mechanical test using Instron 8501 have been done. During test computer continuous registration of results has been done. The results show relatively weekly influence of pressing force used during sintering process on compression strength composite samples. Only inconsiderable tendency to increase mechanical properties with increasing pressing force has been observed. However, the biggest influence on mechanical properties have as well a volume fraction of used reinforce material and sintering temperatures (Fig. 2). It concerns specially a level of max. fracture strength. Relatively weekly influence of sintering temperature and a volume fraction of reinforce material (in range 10:20%) on results of ductility parameters investigated composite samples has been observed (Fig. 2b, d). A tendency of increasing of composite samples ductility with increasing sintering temperature was observed. However, the influence of volume fraction of reinforce material in composite is inconsiderable and its tendencies are dependent from sintering temperature and a pressing force used during sintering process. The hardness test of composite samples by Vickers method in five points for every sample has been done. The samples sintered with force 4kN have the highest hardness (Fig. 3). Increasing of a volume fraction of reinforced material increases hardness of samples in whole range of sintering temperature. Moreover, higher sintering temperature causes higher difference of hardness obtained for samples made with different pressing force 2 and 4 kN. The obtained results show that to obtain relatively high hardness one should use 20% reinforce material and press force about 4kN as well as sitering temperature should be no less than 600oC.

10

Wpływ ciśnienia spiekania na właściwości kompozytu z osnową aluminiową zbrojonego cząstkami Al2O3

Patejuk A.

Archiwum Odlewnictwa

|

2002

|

R. 2, nr 4

420--425

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu ciśnienia spiekania na właściwości materiału kompozytowego na osnowie aluminium zbrojonego cząstkami Al2O3 .Stwierdzono, że wytworzony materiał kompozytowy, w obrębie badanych grup technologicznych, charakteryzuje się porównywalnymi właściwościami plastycznymi. Wykazuje natomiast zróżnicowaną wielkość wytrzymałości na ściskanie, uzależnioną w pierwszym rzędzie od ilości zastosowanego zbrojenia oraz temperatury i ciśnienia spiekania. Odnotowano również wzrost twardości uzyskanych materiałów kompozytowych, postępujący wraz ze wzrostem ilości fazy zbrojącej, temperatury i ciśnienia spiekania.

EN

The influence sintering pressure on the properties of Al/Al2O3 composite is shown. It was found that investigated composite material is characterised by similes ductility on the other hand, compressive strength is depended on sintering pressure and temperature. Hardness increased with increasing of reinforcement fraction, and sintering pressure and temperature.

11

Synteza kompozytów "in situ" Al-TiC oraz Cu-TiC z wykorzystaniem gazu reaktywnego

Fraś E., Janas A., Kolbus A., Górny M.

Inżynieria Materiałowa

|

2000

|

R. XXI, nr 2

48-55

PL

W pracy opisano metodę syntezy TiC w aluminium i miedzi, która wykorzystuje przedmuchiwanie metali za pomocą metanu jako gazu reaktywnego w celu otrzymywania kompozytów in situ. Przedstawiono teoretyczne podstawy syntezy i kinetyki tworzenia się węglików tytanu w ciekłych stopach aluminium-tytan oraz miedź-tytan z uwzględnieniem reakcji na powierzchni rozdziału ciało stałe-ciecz, obejmujące zarodkowanie i wzrost cząstek TiC. Badania strukturalne przeprowadzono z wykorzystaniem mikroskopu optycznego oraz dyfrakcji rentgenowskiej. Wykazano, że w skład struktury otrzymanych kompozytów wchodzą węgliki tytanu rozmieszczone w przestrzeniach międzydendrycznych o przeważających wymiarach od 1 do 4 mikrometra w przypadku stopów z miedzią oraz około 2 mikrometry w przypadku stopów z aluminium. Badania wykazały także obecność Al4C3, Al3Ti oraz CuTi odpowiednio w stopach na bazie aluminium i miedzi. Stwierdzono, że udział objętościowy wzmacniających cząstek TiC w kompozytach zależy od zawartości tytanu oraz czasu syntezy węglika. Przedstawiony proces syntezy węglika tytanu w osnowie aluminium i miedzi może posłużyć jako ekonomicznie uzasadniona metoda otrzymywania kompozytów typu MMC.

EN

The present work undertaken to a novel "in situ" process in which reactive gas (methane) injection were used to synthesis of fine TiC particles in aluminium and copper matrix. A comprehensive kinetic mechanism of "in situ" TiC synthesis, which includes a solid-liquid interface reaction between the carbon particles and Al-Ti, Cu-Ti melts and multiple nucleation and growth of TiC from melt was proposed. Microstructures of the experimental materials were comprehensively characterized by optical microscopy and X-ray diffraction. The tipical ingot metallurgy microstructures exhibit aggregates of TiC particles segregated generally at alpha-Al and alpha-Cu dendritic boundaries and consisting of fine particles of 1 to 4 and 2 micrometers in size, respectively for copper and aluminium alloys. Microstructural analysis demonstrated also the presence of Al4C3 and Al3Ti in Al-based composites and Cu3Ti in Cu-based composites. It has been shown that the volume fraction of reinforcement is limited by the time of synthesis and content of Ti in melt. The synthesis process of TiC in aluminium and copper matrix is envisioned as commercially viable technique for continuous processing of cost effective metal matrix composites.

12

Morfologia powłok AlSn10 otrzymanych metodą rozpylania magnetronowego.

Drewnowska M., Tasak E., Jankowski H.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 5

582-584

PL

W pracy zaprezentowano badania mające na celu określenie morfologii powłok AlSn10 otrzymanych metodą rozpylania magnetronowego. Ponieważ układ Al-Sn jest układem wzajemnie nie mieszającym się, przeprowadzona rentgenowska analiza fazowa nie wykazała istnienia w powłokach innych faz poza aluminium i cyną. Na podstawie obserwacji mikroskopowych i analiz EDX stwierdzono, że powłoki mają charakter wydzieleń cynowych w ciągłej osnowie aluminiowej. Wydzielenia cynowe występują w postaci cienkich płytek o nieregularnych kształtach, rozmieszczonych równolegle w stosunku do podłoża.

EN

The investigations of the morphology of AlSn10 films prepared by magnetron sputtering were presented in the paper. Whereas Al-Sn is immiscible system, X-ray analysis showed only presence of Al and Sn in investigated coating. SEM observations and EDX analysis showed that coatings were composed of continuous aluminium matrix with separated tin particles. The particles were thin lamellas with irregular shape, disposed nearly parallel to sample surface.