Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Anisotropic in Situ Metal Matrix Composite Reinforced with VC Carbide Fibres

Kawalec M., Górny M., Sikora G.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 15, iss. 1

21--24

EN

A eutectic reaction is a basic liquid-solid transformation, which can be used in the fabrication of high-strength in situ composites. In this study an attempt was made to ensure directional solidification of Fe-C-V alloy with hypereutectic microstructure. In this alloy, the crystallisation of regular fibrous eutectic and primary carbides with the shape of non-faceted dendrites takes place. According to the data given in technical literature, this type of eutectic is suitable for the fabrication of in-situ composites, owing to the fact that a flat solidification front is formed accompanied by the presence of two phases, where one of the phases can crystallise in the form of elongated fibres. In the present study an attempt was also made to produce directionally solidifying vanadium eutectic using an apparatus with a very high temperature gradient amounting to 380 W/cm at a rate of 3 mm/h. Alloy microstructure was examined in both the initial state and after directional solidification. It was demonstrated that the resulting microstructure is of a non-homogeneous character, and the process of directional solidification leads to an oriented arrangement of both the eutectic fibres and primary carbides.

2

Struktura kompozytów Al-CF wytwarzanych metodami infiltracji

Dolata-Grosz A., Dyzia M., Śleziona J.

Archives of Foundry Engineering

|

2011

|

Vol. 11, iss. 2 spec.

23--28

PL

W artykule przedstawiono strukturę kompozytów uzyskanych w procesie infiltracji ciekłym stopem Al tkanin węglowych typu 2D oraz 3D. W badaniach zastosowano stop aluminium z krzemem i manganem AlSi9Mn (trimal 37 -TR37). Jako zbrojenie wykorzystano tkaniny węglowe przygotowane z włókien, na których zastosowano bariery ochronne w postaci powłoki niklowej, powłoki z węglika krzemu oraz węgla pyrolitycznego. Preformy węglowe wykonano w Instytucie Konstrukcji Lekkich i Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych (ILK TU Dresden) oraz w Instytucie Technologii i Systemów Ceramicznych (Fraunhofer - IKTS). Proces infiltracji tkanin węglowych przeprowadzono z wykorzystaniem ciśnieniowo-próżniowej infiltracji na prasie Degussa oraz gazowo-ciśnieniowej infiltracji (GPI) w autoklawie zaprojektowanym i wykonanym w Katedrze Technologii Materiałów w Politechnice Śląskiej. Wytworzone kompozyty charakteryzowały się regularnym kształtem, bez powierzchniowych wad odlewniczych. Najlepsze połączenie komponentów, uzyskano w kompozycie AlSi9Mn/Cf(Ni) otrzymanym w procesie gazowo-ciśnieniowej infiltracji (GPI). Analiza mikrostruktury oraz obserwacja przełomów, nie wykazała oddzielania włókien od osnowy i ich wyciągania. Zniszczenie kompozytu następowało poprzez włókna. Przeprowadzone badania struktury nie wykazały obecności węglika aluminium na granicy włókno-osnowa, a także w osnowie, co pozwala przypuszczać, że kompozyty będą charakteryzowały dobre właściwości mechaniczne. Wymaga to jednak dalszej weryfikacji eksperymentalnej planowanej w kolejnym etapie badań, w projekcie realizowanym w ramach programu DFG: „Kompozyty o osnowie aluminiowej ze wzmocnieniem tekstylnym typu 3-D (3D-CF/Al-MMC) dla elementów podlegających złożonym obciążeniom w przemyśle samochodowym i w budowie maszyn”.

EN

The structure of the composites obtained in infiltration processes 2D and 3D carbon preform by liquid Al alloy have been presented in this paper. An aluminum alloy with silicon and manganese AlSi9Mn (trimal 37-TR37) was applied in the researches. As the reinforcement used carbon perform prepared with various protective barriers such as the nickel coating, the coating of silicon carbide and pyrolytic carbon coating. Carbon preforms was prepared at the Institute for Lightweight Structures and Polymer Technology (ILK TU Dresden) and at the Institute of Technology and Ceramic Systems (Fraunhofer-IKTS). The process of infiltration of carbon perform by liquid aluminium alloy was carried out using a pressure-vacuum infiltration on the Degussa press and gas-pressure infiltration (GPI) in an autoclave designed and built at the Department of Materials Technology at the Silesian University of Technology. The obtained composites were characterized by a regular shape, with no surface casting defects. The best connection of components was observed in AlSi9Mn/Cf(Ni) composite, obtained by gas-pressure infiltration method (GPI). On metallographic specimens, good interface between fibres and the aluminium matrix were observed. The obtained research results justify the application of nickel coatings on the fibres. During the failure crack propagated across fiber. There was no presence of aluminum carbide on the fiber-matrix. It can be assumed that the composite will be characterized by the good mechanical properties. However, this requires further experimental verification planned in the next stage of research, in the project realized within the DFG program: "3D textile reinforced aluminium matrix composites for complex loading situations in lightweight automobile and machine parts".

3

Numerical model of solidification of cast composite with particles

Ciesielski M., Domański Z., Mochnacki B.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2010

|

No. 5

123-132

EN

In the paper the numerical model of heat transfer in non-homogeneous domain (cast composite) is considered. The composite is formed by the spherical particles (Pb) and the metal matrix (Al). Initial temperatures of components correspond to solid state (particle) and liquid one (matrix). The heat is transferred from the aluminum matrix and absorbed by the lead particle. The 3D problem, i.e. the cubic control volume with single spherical particle located at the center part of the cube, is considered. A numerical algorithm corresponding to the discussed mathematical model of the boundary-initial problem is constructed on the basis of control volume method and some examples of numerical results are shown.

PL

Praca dotyczy wymiany ciepła pomiędzy osnową i cząstkami tworzącymi materiał kompozytowy. W szczególności rozpatrywana jest objętość kontrolna (Al) w kształcie sześcianu, w którego środku umieszczona zostaje cząstka (Pb). Wymiary rozpatrywanej objętości kontrolnej zależą od gęstości cząstek wprowadzonych do osnowy. Założono, że objętość kontrolna umieszczona jest w centralnej części odlewanego kompozytu oraz, że warunki brzegowe zadane na powierzchni odlewu i formy nie wpływają na procesy cieplne w tej objętości. Oznacza to, że warunki przyjęte na powierzchniach granicznych sześcianu to warunki adiabatyczne. Równania różniczkowe i warunki brzegowe zapisano w konwencji entalpowej zakładając, że krzepnięcie osnowy i topnienie cząstek zachodzą w stałej temperaturze. Rozpatrywaną objętość kontrolną dzielono na 503 sześcianów. Do obliczeń numerycznych wykorzystano metodę bilansów elementarnych, przyjmując że pola temperatur w ciekłej osnowie i cząstce ołowianej są znane w chwili początkowej oraz, że kontakt między podobszarami układu jest idealny. W trakcie procesu obserwowano topnienie cząstki ołowianej i stygnięcie osnowy. W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznych w postaci krzywych nagrzewania i stygnięcia w wybranych punktach obszarów, jak również przebieg izoterm w przekroju kompozytu dla kilku wybranych czasów. Ponadto zbadano wpływ zmian udziału objętościowego cząstki w osnowie na przebieg procesu wymiany ciepła.

4

Structure and properties of porous ceramic preforms made of α-alumina particles

Kaczmar J. W., Kurzawa A.

Archives of Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 10, iss. 1 spec.

157--162

EN

Properties of ceramic preforms made of α-alumina particles for strengthening of metal based composite materials manufactured by squeeze casting are discussed in the paper. Composite materials strengthened with ceramic particles can be then plastically worked in order to remove the residual porosity and give the final net shape. There was investigated the permeability of porous preforms as the measure of the open porosity making possible the infiltration process with the molten metal, compression strength, bending strength and shear strength determining the stability of porous ceramic preforms during infiltration. Performed investigations allow to ascertain the occurrence of the open porosity in the porous preforms and strong effect of porosity on permeability. The largest permeability of 19 m2/Pa•s showed porous preforms characterized by porosity the of 90%. The strength properties increased with the decrease of preforms porosity and the prerforms characterized by 60% of porosity were characterized by the largest strength properties (bending strength Rg =7 MPa, compression strength Rc = 11.5 MPa, shear strength Rt = 4.0 MPa). The microscopic observations of fractures surfaces allow to evaluate quality and forming phenomena of the binder bridges connecting the ceramic particles.

5

Numerical analysis of thermal processes in domain of cast composite with spherical particles

Ciesielski M., Mochnacki B.

Archives of Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 10, iss. 4

23--28

EN

Heat transfer proceeding in domain of cast composite with particles is considered. In particular the thermal processes in a sub-domain being the composition of single spherical particle (Pb) and adjoining metal matrix (Al) are analyzed. Initial temperatures of components correspond to solid state (particle) and liquid one (matrix). Numerical algorithm corresponding to a mathematical model of the boundary initial problem discussed is constructed on the basis of control volume method. In the final part of the paper the examples of computations are shown.

6

Model of thermal processes proceeding in domain of cast composite with particles

Szopa R., Pawlak E.

Prace Naukowe Instytutu Matematyki i Informatyki Politechniki Częstochowskiej

|

2009

|

Vol. 8, nr 1

177-184

EN

The solidification of cast composite with particles is considered, in particular the single lead particle and its spherical surroundings (metal matrix) are analyzed. The dimension of particle-metal matrix sub-domain results from the mean particles radius and the fraction of particles. On a stage of numerical modelling the finite difference method (FDM) is applied. The additional procedures simulating the course of solidification and melting are also introduced. In the final part of the paper the examples of computations are presented.

7

Rozmieszczenie cząstek zbrojących w kompozycie AK12/SiC+C kształtowane podczas krzepnięcia odlewu

Dolata-Grosz A., Dyzia M., Śleziona J.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 3

296-301

PL

Zagadnienia dotyczące krzepnięcia odlewów to ostatni etap wytwarzania zawiesin kompozytowych. Poznanie zjawisk towarzyszących temu procesowi pozwala na kształtowanie zróżnicowanej struktury wytwarzanych materiałów. Z kolei od struktury ściśle zależą właściwości finalnego wyrobu. Proces kształtowania struktury w trakcie krzepnięcia odlewu kompozytowego zależy od wielu czynników, przede wszystkim od wielkości i udziału objętościowego fazy zbrojącej oraz rodzaju i właściwości stosowanej osnowy i zbrojenia. Jak wykazały wyniki badań, istotny jest również materiał formy, w której krzepnie zawiesina kompozytowa. W artykule przedstawiono wyniki obserwacji procesu krzepnięcia kompozytu o zbrojeniu heterofazowym (AK12/SiC+C). Zawiesinę kompozytową odlewano do formy grafitowej i formy piaskowej. W trakcie badań rejestrowano temperaturę i czas krzepnięcia kompozytów oraz temperaturę formy. Do rejestracji zmian zachodzących podczas krzepnięcia zawiesin kompozytowych wykorzystano system fotometryczny ThermaCAM TM E25. Pokazano krzywe krzepnięcia uzyskane dla kompozytów oraz rozkład temperatury na ściankach form, zarejestrowany dla początku i końca krzepnięcia kompozytu. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono istotny wpływ materiału formy na rozmieszczenie heterofazowego zbrojenia w osnowie.

EN

The problems on solidification of castings are the last stage of composite suspensions production. A description and understanding of the phenomena that accompany those processes allows the forming of a varied structure of the materials produced, which strictly determines the properties of the final product. The process of forming the structure in the time of solidification of the composite cast is depending on many factors, first of all on the size and volume fraction of the reinforcing phases as well as on the kind and the properties of the using reinforcement. The results of examination shown that material of the mould in which composite suspension is solidification is also important. In the article the observation result of solidification process of AK12/ SiC+C heterophase composite are presented. The composite suspension was cast into the graphite and sand mould. In the research the temperature and time of composite solidification and temperature of mould have been register. The ThermaCAM TM E25 system for changing registered in the time of composite solidification has been used. Gotten curves of composite solidification were analysed. The profile of the temperature on the walls of moulds, recorded for the start and the finish of composite solidification were presented. On the basis of gotten results, the essential influence of material of the mould on the distribution of heterophase reinforcements in the matrix have been stated.

8

Structure evaluation of cast dispersive AlSi-CrxCy composites

Cholewa M.

Archives of Foundry Engineering

|

2008

|

Vol. 8, iss. 3s

171--176

EN

In this work author showed the diversification of structure for cast dispersive AlSi-CrxCy composites. Wide possibilities of properties control and optimization were described, through microstructure of the matrix and the transition zone shaping. Utility castings were prepared with use of traditional casting techniques, ceramic and metal moulds. The influence of technological conditions and cooling rate ion the composite structure was studied. The main factor of structural changes was the diffusion at matrix – reinforcement interface. Divers structure was observed in particle close neighborhood. Possibilities of diffusion control were indicated through application of factors assisting the crystallization.

9

Otrzymywanie AMCs w połączonych procesach odlewania i metalurgii proszków

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

Kompozyty

|

2006

|

R. 6, nr 1

8-14

PL

Przedstawiono koncepcję materiałowo-technologiczną otrzymywania i strukturę wybranych wielofazowych kompozytów aluminiowych wytworzonych w połączonych procesach odlewania i metalurgii proszków. Strukturę stopów aluminium modyfikowano mieszaninami proszków kompozytowych, które w reakcji z aluminium umacniały osnowę fazami międzymetalicznymi i ceramicznymi. Jako nośnik faz zbrojących wykorzystano reaktywne proszki kompozytowe uzyskane w procesie samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej (SHS). Morfologię i skład fazowy stosowanych proszków pokazano na rysunkach 1-4. Stosując metodę odlewniczą (mechanicznego mieszania), wytworzono kompozyty z heterofazowym umocnieniem w złożonych, reaktywnych układach: Al/FeAl-TiAl-Al2O3, Al/FeAl3-TiC-Al2O3, Al/NiCr-Cr3C2-TiC oraz Al/Fe(Cu)-TiC. Strukturę kompozytów scharakteryzowano metodami mikroskopii świetlnej i skaningowej, a skład fazowy i chemiczny umocnienia określono metodami dyfrakcji oraz spektroskopii rentgenowskiej. Otrzymane wyniki badań przedstawiono na rysunkach 5-8. Uzyskane odlewy charakteryzowały się złożoną strukturą faz o różnej morfologii i składzie chemicznym. Przeprowadzone badania wykazały, że połączenie procesów odlewania i wprowadzenia kompozytowego proszku o zadanym składzie chemicznym jest efektywnym procesem wytwarzania kompozytów hybrydowych o zadanym wielofazowym umocnieniu i dyspersyjnej strukturze.

EN

Aluminium matrix composites (AMCs) have found applications in the aerospace, military, and especially in the automotive industries. The literature review showed that the most of studies were concentrated on an aluminium matrix composites with SiC and Al2O3 hard particles reinforcement. During recent years, the articles appeared concerning capability fabricate and employment of other, dispersion reinforcing particles like: TiC, ZrC, B4C, Cr3C2 or TiB2 and intermetallic phases. The basic technologies used for manufacturing of these in situ composites are powder metallurgy methods (P/M) and casting techniques. These composites are characterized by high thermodynamic stability which counteracts the chemical reactions at the matrix/reinforcing particle border, and reduces the structure degradation during work at elevated temperatures. This paper presents the material and technological concepts related to obtaining selected multiphase aluminium composites produced in combined casting and powder metallurgy processes and their structures. The structure of aluminium alloys was modified with composite powder mixtures which in a reaction with aluminium reinforced the matrix with intermetallic and ceramic phases. As a carrier of reinforcing phases, reactive composite powders were used, obtained in a self-propagating high-temperature synthesis (SHS). The morphology and phase composition of the powders applied are shown in Figures 1-4. By applying a casting method (mechanical stirring), composites with heterophase reinforcement were fabricated, in complex reactive systems: Al/FeAl-TiAl-Al2O3, AI/FeAI3-TiC-Al2O3, Al/NiCr-Cr3C2-TiC and AI/Fe(Cu)-TiC. The structure of the composites was characterized by means of light and scanning microscopy methods, and the phase and chemical compositions of the reinforcement were identified by diffraction and X-ray spectroscopy methods. The examination results are presented in Figures 5-8. The casts obtained were characterized by complex phase structures of different morphologies and chemical compositions. The research carried out has shown that a combination of casting and introducing a composite powder of a defined chemical composition is an effective process which enables the production of hybrid composites of defined multiphase reinforcement and a dispersion structure.

10

Morfologia cząstek wzmocnienia w kompozytach odlewanych

Cholewa M.

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 18/1

305--310

PL

W opracowaniu wykazano znaczne zróżnicowanie powierzchni cząstek a w następstwie powierzchni kontaktu komponentów w zależności od rodzaju użytego komponentu wzmacniającego i wielkości cząstek. W analizie przyjęto cząstki w kształcie geometrycznych regularnych brył oraz cząstki rzeczywiste o kształtach zbliżonych do teoretycznych, z materiałów powszechnie stosownych w technologiach wytwarzania kompozytów. Pominięto wpływ technologicznego modyfikowania powierzchni, które istotnie zwiększa powierzchnię rozwinięcia cząstek.

EN

This work indicates diversification of reinforcing particle surface and following diverse contact surface for different reinforcement and its size. In conducted analyses reinforcing particles of regular and real shape solids were taken with properties of commonly used reinforcing materials. Technological treatment of particles surface was neglected, although it strongly increases particle surface development.

11

Związek geometrycznych cech komponentów wzmacniających z technologicznymi i eksploatacyjnymi właściwościami kompozytów odlewanych

Cholewa M., Gawroński J.

Krzepnięcie Metali i Stopów

|

2000

|

R. 2, nr 44

71--79

PL

Opracowanie dotyczy odlewanych metalowych kompozytów cząstkowych. W opracowaniu przedstawiono związki modułu morfologicznego opisującego komponenty wzmacniające z podstawowymi właściwościami technologicznymi i użytkowymi. Zaprezentowano przyjęty plan eksperymentu, równania opisujące badane zależności oraz odpowiadające im wybrane wykresy.

EN

Study concern metal casting particles components. In this study morphological modulus describing reinforcement components with basic technological and using properties connection are presented. Moreover experiment design, equation describing researching dependencies and diagrams corresponding with them are presented.

12

Soldification of cast composite with spherical particles

Szopa R.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

1998

|

z. 57

17-20