Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tribological properties of piston rings designed for sliding against composite materials in lubricated contacts

Posmyk Andrzej

Tribologia

|

2023

|

nr 3

53--61

EN

The paper presents basic information on the production, structure and tribological properties of a composite chromium-ceramic coating deposited electrolytically on a cast-iron piston ring for a combustion engine designed for sliding against a composite cylinder liner. The results of comparative tests of two contacts, i.e. cast-iron GJL-250/AlMC and GJL250+Cr-Al2O3/AlMC, are described. The deposition of the Cr- Al2O3 coating on the cast-iron piston ring reduces almost trifold the wear of the piston ring and about 20% the friction resistance in the contact due to the presence of aluminium oxide particles and fibres. The reinforcing phase removed from the chromium layer polishes the chromium and composite sliding surfaces. The places left by the removed particles serve as depots for oil, which reduces the friction forces and minimises oil consumption. The Al2O3 wear debris decreases the roughness of the surfaces in contact, which additionally reduces the friction forces according to the friction hypothesis of Ernst and Merchant.

PL

W artykule opisano podstawy wytwarzania, budowę i właściwości tribologiczne kompozytowej powłoki chromowo-ceramicznej naniesionej elektrolitycznie na żeliwny pierścień tłokowy silnika spalinowego przeznaczony do współpracy z kompozytową tuleją cylindrową. Opisano wyniki badań porównawczych dwóch skojarzeń, tj. żeliwa GJL-250/AlMC i GJL-250+Cr- Al2O3/AlMC. Naniesienie powłoki Cr- Al2O3 na pierścień żeliwny zmniejsza ponad trzykrotnie zużycie pierścienia i około 20% opory tarcia skojarzenia dzięki obecności cząstek i włókien tlenku aluminium. Usunięta z chromu faza zbrojąca działa polerująco na współpracujące powierzchnie chromu i kompozytu. Miejsca po usuniętych cząstkach służą do gromadzenia oleju, co zmniejsza siły tarcia i zużycie oleju. Produkty zużycia Al2O3 zmniejszają chropowatość współpracujących powierzchni, co dodatkowo zmniejsza siły tarcia zgonie z hipotezą tarcia Ernsta i Merchanta.

2

Solution blow spun poly-L-lactic acid/ceramic fibrous composites for bone implant applications

Wojasiński Michał, Ciach Tomasz

Chemical and Process Engineering

|

2021

|

Vol. 42, nr 3

275-–289

EN

Every bone implant to work correctly after implantation needs to integrate with the surrounding bone. To enhance such a process, called osseointegration, various techniques of implant surface modification emerged. One of the approaches is based on the deposition of nano- and submicron materials on the implant surface. This paper presents a solution blow spinning process for producing poly-L-lactic acid (PLLA)/ceramic fibrous composites designed to be deposited directly onto orthopaedic implants prior to implantation to increase osseointegration. We produced plain PLLA fibrous materials for comparison, and fibrous composite materials with 𝛽-tricalcium phosphate (𝛽TCP), hydroxyapatite nanoparticles (nHAp) and hydroxyapatite nanoparticles modified with lecithin (nHAp-LE). We performed the structural analysis of produced materials with scanning electron microscopy, gravimetric determination of porosity, and water contact angle measurement. We also used infrared spectroscopy, Alizarin Red S staining, and cytotoxicity evaluation to conclude that PLLA/nHAp-LE composite material shows the most promising properties to be applied as surface modification of bone implants. To visualise fibrous composite deposition on implants, we used two models: titanium plate and stainlesssteel bolt. Thus, we showed that the solution blow spun materials can be used for surface modification of orthopaedic implants.

3

Potencjalne zastosowania glinokrzemianów pochodzenia wulkanicznego

Mikuła J., Łach M.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2012

|

R. 109, z. 8-M

109--122

PL

W artykule przedstawiono współczesne możliwości zastosowań mikro- i nanocząstek tufów wulkanicznych, składających się z glinokrzemianów przestrzennych oraz szeregu faz tlenkowych i minerałów. Opisano przykłady dotychczasowych zastosowań występujących w tufach skaleni potasowych i mik oraz potencjalne możliwości aplikacyjne tych materiałów m.in. w ochronie środowiska, budownictwie, przemyśle kosmetycznym, metalurgii proszków oraz jako wypełniaczy w tworzywach sztucznych. Przedstawiono także możliwości wykorzystania tufów w stopach metali umacnianych cząstkami i dyspersyjnie. Zaprezentowano również wyniki badań struktury i wybranych właściwości tufu filipowickiego.

EN

The article presents the contemporary possibilities of applications of micro-and nano-particles of volcanic tuff consisting of alluminosilicates and a series of spatial phases and oxide minerals. Describes examples of existing uses occurring in tuffs feldspars and micas, and the potential application of these materials include in environmental protection, construction, cosmetics, powder metallurgy, and as fillers in plastics. It also provides the possibility of using tuffs in metal alloys strenghtening particles and dispersion. Also presented results of studies of the structure and properties of selected Filipowice tuff.

4

Kompozyt miedź-tuf wulkaniczny : wytwarzanie, własności i zastosowania

Mikuła J., Łach M.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2011

|

R. 108, z. 3-M

53-60

PL

W artykule przedstawiono sposób wytwarzania, własności i możliwości zastosowania kompozytu o osnowie miedzi wzmacnianego cząstkami wulkanicznego tufu. Kompozyt wytworzono technologią metalurgii proszków. Oceniono wpływ zawartości cząstek tufu na własności kompozytu miedź-tuf, takie jak twardość, porowatość, przewodność elektryczna. Wulkaniczny tuf wprowadzono do miedzianej osnowy w ilości 2, 5 i 10% wagowych.

EN

The paper presents formation, properties and potential applications of copper matrix composite reinforced with particles of volcanic tuff. Produced composite powder metallurgy technology. The effects of particulate composite tuff on the properties of copper-tuff, such as hardness, porosity, electrical conductivity. Volcanic tuff introduced into a copper matrix in an amount of 2, 5 and 10 wt%.

5

Structure of metal matrix composites with an addition of tuff

Łach M.

Archives of Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 10, iss. 3 spec.

135--140

EN

The article presents preliminary results of tests of metal matrix composites structure which was modified by an addition of powdered volcanic tuff. Distribution and shape of ceramic particles as well as the quality of the bonding along the tuff- metal matrix interface were studied. Depth of tuff element diffusion in the matrix as well as diffusion in tuff particles were checked. Micro-hardness and porosity of the composites were also tested. The tuff from Filipowice near the town of Krzeszowice was used for the tests. Powder metallurgy was applied to obtain the composites and the matrix materials were copper and 316L steel powders. The tuff was introduced in 2, 5 and 10 % by weight. To remove water from the channels of aluminosilicates, the tuff was baked at 850oC for 4 hours and then cooled together with the oven. The tests revealed good quality of the bonding of the tuff particles and the matrix and their even distribution. The addition of tuff improved the hardness of the composites and reduced their porosity which has great significance because of possible applications of this kind of materials in general and copper composites in particular. This gives grounds for further studies on volcanic tuff use in metal composites.

6

Soldification curves structure of heterophase composite

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

Archives of Materials Science and Engineering

|

2008

|

Vol. 29, nr 1

10-15

EN

Purpose: This paper presents results of solidification tests for homo- and heterophase composites. Researches concerned influence of reinforcement particle for solidification process of composite materials . Curves of solidification composite reinforced with (Al2O3) and heterophase reinforcement (mixture of Al2O3 particles +glassy carbon) were compared with aluminium alloy matrix (AlSi12CuNiMg2). Based casting spiral test the castability of composite were put to the test. Also macro and microstructure ingots after solidification on equal thermal conditions were presented. Design/methodology/approach: Solidification process was recorded with 0.4 sec. period by analog-digital converter connected to PC. Temperature was controlled by K thermocouple (NiCr-Ni) installed in standardized thermoelectric cup core QC4080. That equipment made possible to realised solidification tests on the equal thermal conditions. The castability was tested on standard spiral duct formed at self hardening phosphate mould. Findings: Results of researches confirm influence of glassy carbon on solidification of composite suspension. Compared to aluminium oxide particles (Al2O3) glassy carbon accelerate solidification process of composite material. Probably, it results from disparate properties of glassy carbon. Practical implications: Glassy carbon particles change characteristics of composite crystallization and decrease shrinkage of the casting. Moreover application of mixture of Al2O3 and glassy carbon as heterophase reinforcement allows to segregation and sedimentation particles in the matrix and it guides in results of solidification to gradient structure of composite material. Originality/value: Employment of heterophase reinforcement allows to get segregation and sedimentation in the matrix, which results in the occurrence of a gradient structure.

7

Wybrane właściwości fizyczne kompozytów o osnowie srebra

Wieczorek J., Śleziona J., Grabowski A.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 6

354-361

PL

Przedstawiono wyniki badań nad zależnościami temperaturowymi oporu elektrycznego materiałów kompozytowych. Wyniki przeprowadzonych badań dowiodły, że dodanie dodatków stopowych Mg, Si, do srebra zwiększa oporność elektryczną właściwą metalicznej osnowy. Wprowadzenie zbrojenia w postaci ceramicznych cząstek węglika krzemu, tlenku aluminium lub węgla szklistego w ilości około 11 % objętościowych powoduje przyrost oporu elektrycznego kompozytu na osnowie stopu srebra. Przyrost ten jest wiązany z dodatkowymi defektami strukturalnymi wytworzonymi w metalicznej osnowie, powstającymi w wyniku deformacji plastycznych wywołanych obecnością cząstek zbrojących. Wyniki uzyskane na drodze doświadczalnej pomiaru oporu elektrycznego, zostały porównane z wynikamiuzyskanymi za pomocą modeli teoretycznych. Porównanie wyników obu zastosowanych metod pozwoliło na weryfikację danych pomiarowych i ocenę samej metody mierzenia. W artykule wyznaczono także współczynniki temperaturowe oporu elektrycznego oraz względne zmiany oporu elektrycznego materiału w temperaturze pokojowej. Uzyskane wyniki eksperymentalne wskazują, iż przy udziale objętościowym cząstek zbrojących do 11 % decydujacy wpływ na własności elektryczne kompozytu ma wpływ skład chemiczny osnowy.

EN

The paper presents the results of the researches on temperature dependencies of composite materials' electrical resistance. It has been shown that incorporation of such alloying additions as Mg or Si into silver enhances electrical resistivity of a metallic matrix. The addition of reinforcement in the form of SiC or Al2O3 ceramic particles, or 11 vol.-% of glassy carbon, entails a slight increment of electrical resistance in a silver alloy-based composite. The increment is connected with additional structural defects occurring in the metallic matrix lattice, formed as a plastic deformation included by reinforcing particles. The experimental results of electrical resistance were compared to those obtained by means of theoretical models. Temperature coefficients of electricalresistance have been determined in the study as well as relative changes in material's at a room temperature. The results show unequivocally that where the volume fraction of reinforcing particles amounts to or below 11% the metallic matrix has a decisive influence on the composite's electrical properties.

8

Properties of aluminium-ceramic phase composites produced from P/M compacts in hot forging and extrusion processes

Wojtaszek M.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2007

|

Vol. 33, no. 1

63-72

EN

The results of investigations of properties of aluminium-based composites produced by means of powder metallurgy and plastic working processes are presented in the paper. Atomized aluminium po-wder was used as a metallic matrix. As a reinforcement ceramic particles and fibres were used, and their volume fraction was maintained constant at 5%. The initial material to be formed was prepared by mixing of ingredients and compaction of the obtained mixture. Aluminium powder compacts and com-posite mixtures were subjected to consolidation and deformation in closed-die hot forging and hot extrusion processes, applying the extrusion ratio X = 4.11. These processes were realized in isothermal conditions, at the temperature of 500°C. The effect of a type of reinforcing phase as well as method of deformation on selected physical, mechanical and functional properties of obtained materials was ana-lysed. It was found that the proposed method results in obtaining highly compacted products, showing mechanical and functional properties which allow to use them in structural components. The product properties can be controlled by means of selection of a type of reinforcing phase as well as method of deformation.

PL

W pracy zestawiono wyniki badań własności materiałów kompozytowych na osnowie aluminium, kształtowanych z zastosowaniem procesów metalurgii proszków i przeróbki plastycznej. W roli osnowy użyto rozpylany proszek aluminium. Do jej umocnienia zastosowano zbrojenie ceramiczne; cząstki oraz włókna, stosując stały ich udział objętościowy w osnowie, który wynosił 5%. Materiał wyjściowy do kształtowania przygotowano poprzez zmieszanie składników oraz ich sprasowanie na zimno. Wypraski proszku aluminium i sprasowane mieszaniny kompozytowe zagęszczano oraz kształtowano w procesach kucia na gorąco w matrycach zamkniętych oraz wyciskania na gorąco z współczynnikiem X = 4,11. Procesy te realizowano w warunkach izotermicznych, przy temperaturze 500°C. Analizowano wpływ rodzaju fazy umacniającej oraz sposobu kształtowania na wybrane własności fizyczne, mechaniczne i użytkowe otrzymanych tworzyw. Stwierdzono, że proponowana metoda prowadzi do otrzymania produktów wysoko zagęszczonych, o własnościach mechanicznych oraz użytkowych umożliwiających ich stosowanie na elementy konstrukcyjne. Właściwościami wyrobów można sterować poprzez dobór rodzaju fazy umacniającej oraz sposób ich kształtowania.

9

Solidification and structure of heterophase composite

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

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 20, nr 1-2

103-106

EN

In this paper, the structure and solidification curves are presented for a homo- and heterophase composite. The results of research on the solidification process are compared for the applied aluminium alloy matrix (AlSi12CuNiMg2) and for composites containing one type of particles (Al2O3) and heterophase reinforcement (mixture of Al2O3 particles + glassy carbon - Cg). Design/methodology/approach: The course of the solidification process was recorded by means of a system which enabled continuous control and measurement of the metal temperature during solidification of the composite suspension. The system was equipped with a thermoelectric cup core QC4080, with an incorporated thermocouple of K type (NiCr-Ni). The application of disposable thermoelectric cup cores of identical heat abstraction coefficient and known, standardized dimensions, ensured identical conditions and rate of heat abstraction during the cooling of the castings. Findings: The research has shown, glassy carbon particles have an influence on both temperature change and the time of composite castings solidification. The changes results, first of all, from disparate physical properties of the glassy carbon particles used (thermal conductivity, mass density), compared to aluminium oxide particles (Al2O3). Practical implications: Glassy carbon particles decrease shrinkage of the casting and change the nature of its crystallization. Originality/value: Employment of heterophase reinforcement allows to get segregation and sedimentation in the matrix, which results in the occurrence of a gradient structure.

10

Improvement of the hot work tool steel surface layers properties using a high power diode laser

Dobrzański L. A., Piec M., Klimpel A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 21, nr 1

13-22

EN

Purpose: The purpose of this research paper is focused on the X38CrMoV5-3 hot work tool steel surface layers properties using HPDL laser. Design/methodology/approach: The aim of this research paper is to present deposition technologies, investigation of structure and properties of the X38CrMoV5-3 hot work tool steel alloying with ceramic particles using high power diode laser HPDL. Selection of laser operating conditions is discussed, as well as beam face quality after remelting, hardness, micro hardness test, wear resistant, EDX, TEM and X-ray microanalysis results. Findings: The structure of the solidified material after the laser remelting is characterized by the diversified morphology connected with the multiple changes of the crystal growth direction from little dendrites to tiny equiaxed grains in the near-surface zone. The main axes of the dendrites are directed according to the heat abstraction directions on the border of the solid and liquid phases with the carbides' clusters arranged according to the whirls caused by a convectional movement in the pool of the metallic liquid as well as partly unremelted conglomerates NbC, TaC, VC, WC and TiC as a melting material in the middle area of the remelted zone. Research limitations/implications: Laser technique features the especially promising tool for solving the contemporary surface engineering problems thanks to the physical properties of the laser, making it possible to focus precisely the delivered energy in the form of heat in the surface layer. Practical implications: Practical implications are: regeneration and manufacturing of various tools from the X38CrMoV5-3 hot-work tool steel. Originality/value: The laser treatment as a part of the new generation techniques applied in metal surface technology.

11

Silver matrix composites reinforced with galvanically silvered particles

Wieczorek J., Śleziona J.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2007

|

Vol. 28, nr 8

475-478

EN

Purpose: The paper presents the possibility of the application of metalic layers drifted with the use of the galvanic methods on the ceramic particles surface. The application of the layers was aimed at obtaining the rewetting of the reinforcing particles with the liquid silver in the course of the producing of silver matrix composites with the use of mechanical stirring method. To enable introducing of the iron powder and glass carbon powder to liquid silver the solution of covering the powder layer with the silver or copper coats was proposed. Design/methodology/approach: For silver coating the method of non-current deposition from the solution was used. Findings: Conducted investigations allowed such a selection of non-current coating parameters that durable and qualitatively satisfactory coats on the iron particles surface could be obtained. Research limitations/implications: In the course of the researches it was stated that the temperature of the bath, the time of the spread and the intensity of the stirring were the most important parameters of the deposition method itself that guaranteed the obtaining of the coat. The conducted investigations allow to state that the most favourably from the quality of the obtained composite point of view were the applications of the silver coat on the surface of the iron particles and copper coat for glass carbon covering. Originality/value: Selection of the deposited galvanic coats allows to obtain the good quality of the connection on the reinforcing particle sliver matrix interface.

12

Composites applied for pistons

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

Archives of Foundry Engineering

|

2007

|

Vol. 7, iss. 1

37-40

EN

In the article the possibility of application the composite materials in casts into metal mould to form the pistons for compressors have been presented. In cooperation with "Zlotecki" company was undertaken the test of casting in productive conditions the aluminium alloy matrix composites reinforced with silicon carbide particles and composites reinforced with the mixture of the silicon carbide (SiC) and amorphous glass carbon particles. On the basis microstructural investigations were affirmed the uniformly distribution of reinforcing particles on the cross section of studied pistons. Realized technological tests confirmed the possibility of formation composite pistons with one kind of reinforcing phase and heterophase reinforcement from utilization the technology of mould casting.

13

Zużycie trybologiczne kompozytu na osnowie zgaru stopu AK132 umacnianego cząstkami SiC

Bober A., Konopka Z., Zyska A., Łągiewka M., Nocuń S.

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 22

71-76

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów odporności na zużycie ścierne kompozytów na osnowie zgaru stopów aluminium umacnianych cząstkami SiC. Kompozyty wytworzono metodą mechanicznego mieszania ciekło-stałego stopu osnowy z 30% udziałem cząstek i ciśnieniowego odlewania tak przygotowanej suspensji. Przeprowadzono badania własności trybologicznych przy stałej prędkości tarcia 0,1 m/s i zmiennym obciążeniu wynoszącym 100, 200, 300 i 400 N. Na podstawie wyników określono kinetykę ścierania badanego kompozytu oraz zależności między zmianą objętości próbek i stalowej przeciwpróbki.

EN

The work presents measurement results concerning the wear resistance of composites with Al dross matrix reinforced with SiC particles. Composites were produced by mechanical mixing of liquid matrix with 30% addition of SiC particles and pressure casting of such prepared suspension. The tribological properties were examined at constant sliding speed of 0,1m/s and various load values equal to 100, 200, 300, and 400 N, subsequently. On that basis the kinetics of wear of the examined composites and the dependence between volume changes of sampies and the steel counter-piece were determined.

14

Analiza procesu krzepnięcia kompozytu heterofazowego

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

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 22

145-151

PL

Badania dotyczące krystalizacji i krzepnięcia odlewów to ostatni etap wytwarzania zawiesin kompozytowych. Opis i poznanie zjawisk towarzyszących tym procesom pozwala na kształtowanie zróżnicowanej struktury wytwarzanych materiałów, od której ściśle zależą właściwości finalnego wyrobu. W pracy przedstawiono i porównano wyniki badań procesu krzepnięcia zarówno dla zastosowanej osnowy ze stopu aluminium (AK12Mg2), jak i kompozytów zawierających jeden rodzaj cząstek (Al[2]O[3]) oraz zbrojenie heterofazowe (mieszanina cząstek Al[2]O[3] + węgiel szklisty).

EN

Research concerning crystallization and solidification of cast are last stage in composite suspension producing. Description and knowledge of phenomena accompanying these processes anows to forming of diversity structure of fabricated material, on which specificity depend strictly of final cast properties. In this paper results of solidification process of research of aluminum metal matrix alloy (AKI2Mg2), as well as of composites including homophase(Al[2]O[3]) and heterophase (Al[2]O[3]) + glass carbon) reinforcement were presented and compared.

15

Characterization of the viscous behavior of compacted ceramic particles under shear and pressure loads

Zhou F., Advani S. G., Wetzel E. D.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2005

|

Vol. 10, no 3

505-514

EN

Two different viscometer systems are designed and fabricated to characterize the behavior of ceramic particles under shear stress and high pressures. The first system is a Couette flow device with ability to exert pressure on the particles during its rotation and measure the torque and angular velocity of the system. From this information we can calculate viscosity and energy dissipation due to friction between particles as a function of the shear rate. The second system focuses on the movement of a cylinder through a bed of compacted ceramic particles. By measuring the force required to move the cylinder through the compacted bed, we can evaluate the effective resistance of the particle bed under various compaction pressures. This characterization should prove useful in understanding the shearing and dissipation mechanisms between granular particles under high pressures.

16

Struktura kompozytów Al-(TiB2+Al2O3)p wytwarzanych metodą in situ

Zyska A., Braszczyńska-Malik K.N.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 11

336-340

PL

Przedstawiono wyniki badań strukturalnych i rentgenowskich kompozytów aluminiowych wytwarzanych metodą syntezy z tlenków. Fazy zbrojące TiB2 i Al2O3 otrzymano, stosując trzy mieszanki proszków reaktywnych: Al-TiO2-B2O3, Al-TiO2-B, Al-Ti-B2O3. Wykonano obliczenia termodynamiczne zmiany entalpii swobodnej reakcji chemicznych mogących występować w procesie syntezy i oszacowano skład poszczególnych mieszanek na podstawie przebiegu prognozowanych reakcji. Kompozyty in situ, o jednakowym udziale fazy zbrojącej 15% wag., wytwarzano w temperaturze 1323 K, następnie mieszano mechanicznie w temperaturze 923 K i prasowano pod naciskiem 50 MPa. Badania strukturalne i rentgenowskie wykazały, że w dwóch układach reaktywnych: Al-TiO2-B2O3, AI-TiO2-B proces syntezy faz zbrojących nie został w pełni zrealizowany. W strukturze kompozytu otrzymanego z mieszanki Al-TiO2-B2O3 występowały duże wydzielenia nieprzereagowanego substratu - B2O3 - oraz faza tytanowa Al3Ti. Kompozyt wytworzony z układu Al-TiO2-B charakteryzował się małą ilością cząstek zbrojących oraz obecnością faz pośrednich Al3Ti i AlB2. Prawidłowy przebieg syntezy cząstek TiB2 i Al2O3 stwierdzono w układzie Al-Ti-B2O3. Uzyskano tylko pożądane fazy zbrojące o wielkości rzędu 1-5 [mikro]m równomiernie rozmieszczone w całej objętości osnowy.

EN

The results of structural and X-ray examination of aluminium composites produced of powder mixes with the reinforcing phase synthetized of oxides have been presented. The TiB2 and Al2O3 reinforcement has been generated by using three types of reactive powder mixes: Al-TiO2-B2O3, Al-TiO2-B, Al-Ti-B2O3. Thermodynaniic calculations concerning the free enthalpy change for chemical reactions possible to proceed in these systems have been performed (Table 1, Fig. 1) and the composition of individual mixes has been estimated on the basis of the predicted reaction courses (Table 2). The in situ composites with the same percentage of the reinforcing phase (15 wt.%) have been produced in the temperature of 1323 K, then subjected to mechanical mixing at 973 K and next to the applied pressure of 50 MPa. Structural and X-ray analyses have revealed that the process of the reinforcing phase generation have not been fully realized in two of the reactive sysytems i.e. where Al-TiO2-B2O3, AI-TiO2-B mixes have been applied. Large inclusions of unprocessed B203 substrate have been found along with Al3Ti phase (Fig. 2, 3) in the stucture of composite made of the Al-TiO2-B2O3 mix. Despite the fact, the reinforcement achieved in this composite is relatively evenly distributed in the matrix volume, and the size of the reinforcing particles is of the order 1-3 [micro]m. The composite obtained from the Al-TiO2-B system is characterized by a small quantity of the reinforcing particles and the presence of intermediate phases Al3Ti and AlB2 (Figs. 4, 5). The reinforcement is dispersed throughout the matrix volume and found mainly inside the grains of aluminium phase. The proper reaction course for generating TiB2 and Al2O3 particles has been stated for Al-Ti-B2O3 system. Only the desired reinforcing phases evenly distributed throughout the matrix volume have been obtained, their particle size being of the order of 1-5 [micro]m (Figs. 6, 7).

17

Struktura materiału kompozytowego na osnowie stopów aluminium w obszarze krawędzi cięcia wiązką laserową

Grabowski A., Śleziona J., Wieczorek J., Dyzia M., Wojtuszek S.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2004

|

Vol. 24, nr 1 sp

89-98

PL

Materiałl kompozytowy AK12-SiC15% cięto wiązką lasera impulsowego CO2. Laserowe cięcie wykonano z użyciem gazu obojętnego - azotu - który wydmuchiwał stopiony materiał ze szczeliny cięcia. W skali makro na badanych po cięciu laserowym krawędziach AK12-SiC15% obserwowano charakterystyczne prążkowanie oraz krople zakrzepłego materiału kompozytowego przy dole krawędzi. Występowanie prążków i kropli wynika z większej lepkości materiału kompozytowego w porównaniu z lepkością materiału osnowy, w przypadku którego przy identycznych parametrach obróbki laserowej efekt prążków i kropel był znacznie mniejszy. W przeprowadzonych badaniach zmieniano parametry obróbki laserowej, takie jak: średnia moc wiązki laserowej, położenie ogniska wiązki laserowej względem górnej powierzchni obrabianego materiału kompozytowego, prędkość względna wiązki, odległość pomiędzy dyszą głowicy laserowej a obrabianą powierzchnią materiału, ciśnienie gazu towarzyszącego. Ustalono optymalne parametry obróbki laserowej zapewniające przecinanie materiału AK12-SiC15% o grubości do 6 mm wiązką impulsowego lasera CO2.

EN

Particle reinforced metal matrix composite AK12-SiC15% were cut on a CO(2) laser. The laser cutting was performed under a coaxial jet of nitrogen. Striation patterns on the cut surface and dross at the exit of the laser beam were observed. The melt of the AK12-SiC 15% is more viscous and thus results in a much greater amount of striation and dross compared to that obtained when machining the non-reinforced AK12-Mgl%. In a number of systematic experiments, the effect of cutting speed, average laser power, assist gas pressure, standoff distance were analyzed. Operating conditions that satisfy optimum cut quality up to 6 mm of the AK12-SiC15% could be identified.

18

Oddziaływanie cząstek ilmenitu z ciekłym Al podczas wytwarzania kompozytów metodą in situ

Śleziona J., Dyzia M., Formanek B., Wieczorek J.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2004

|

Vol. 24, nr 1 sp

203-211

PL

W artykule opisano zjawiska zaobserwowane podczas badań wytwarzania metodą in situ kompozytów o składzie heterofazowym w układzie Al-cząstki ilmenitu. Reakcja aluminotermicz-na zachodząca pomiędzy cząstkami ilmenitu a ciekłym aluminium prowadzi do powstania dyspersyjnych cząstek Al(2)O(3) i faz międzymetalicznych, ale wydzielający się tlen w istotny sposób reguluje przebieg tego zjawiska. Na podstawie badań DTA (rys. 1) określono warunki tego procesu. Wykazano, że w zależności od sposobu realizacji (technologia mieszania) i parametrów technologicznych można uzyskać kompozyt prekursora Al-FeO • TiO(2), który po wygrzewaniu w temperaturze 700st.C/1 h i 1000°C/1 h daje kompozyt zbrojony fazami międzymetalicznymi Al(3)Fe, Al(3)Ti i cząstkami Al2O3 (rys. 4). Połączenie technologii mieszania (wytworzenie kompozytu prekursora) i reakcji aluminotermicznej (synteza faz międzymetalicznych) pozwala uzyskać proszek o składzie fazowym takim jak kompozytu (rys. 2). Materiały te charakteryzuje nie tylko podobieństwo składu fazowego, ale również struktury (rys. 3, rys. 6). Przedstawiono hipotetyczne mechanizmy powstawania faz podczas wytwarzania proszku i wysokotemperaturowego wygrzewania kompozytu prekursora (rys. 5).

EN

In this work the phenomena observed during producing of composite by in situ method with the hetherophases composition with Al - ilmenite powders system have been shown. Alumino-thermal reaction between liquid aluminium and ilmenite particles leads to the creation of disperse Al(2)O(3) particles and intermetallic phases, but oxygen in essential way controls this process. Basing on the DTA research (Fig. 1) the condition of this process has been defined. It is possible to obtain the composite precursor Al-FeO • TiO(2), which hold at a temperature of 700st.C/1 h and 1000st.C/1 h gives composite reinforced with intermetallic phases Al(3)Fe, Al(3)Ti and Al(2)O(3) ceramic particle (Fig. 4). Using of mixing method and aluminothermal reaction let to produce powder with phase composition like composite after high temperature synthesis (Fig. 2). Both composites have similar phase and structure composition (Fig. 3, Fig. 6). The hypothetical mechanism creation of intermetallic phases and in both composites have been also shown (Fig. 5).

19

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.

20

Wpływ odlewania odśrodkowego na jakość kompozytów wzmacnianych cząstkami ceramicznymi i fazami międzymetalicznymi - aspekt porowatości

Dolata-Grosz A., Śleziona J.

Archiwum Odlewnictwa

|

2004

|

R. 4, nr 11/1

114--121

PL

Porowatość jest jedną z wysoce niepożądanych cech wszelkich odlewów, w tym także kompozytowych. Jednym z powodów porowatości, występującej w kompozytach odlewanych jest zagazowanie suspensji kompozytowej. Pęcherze gazowe, powstałe w czasie mechanicznego mieszania, znacząco obniżają jakość wyrobów. Ich obecność wpływa niekorzystnie między innymi na właściwości mechaniczne, a także obniża odporność korozyjną odlewów. Ponadto, zagazowanie zawiesiny, powstałe wskutek mechanicznego mieszania powoduje powstawanie aglomeratów cząstek ceramicznych. Dlatego też, dla wytworzenia odlewu kompozytowego o optymalnych właściwościach, konieczna jest jego minimalna porowatość. W pracy przebadano wpływ odlewania odśrodkowego zawiesin kompozytowych na porowatość odlewów.

EN

Porosity is one of the highly unwanted characteristics in any castings, included of casts composite, too. One of the reasons occurring in cast composites is suspension 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. Gaseous inclusions present in the over volume matrix, independently of the reason there are formation, decrease products quality significantly. Its presence, among other things, can be detrimental to the mechanical properties and corrosion resistance of the casts. Moreover, gassing of the suspended matter, being an effect of mechanical mixing, causes the formation of ceramic particles agglomerates. Porosity levels must therefore be kept to a minimum in order to produce sound composite castings with optimum properties. In this work the influence of centrifugal casting method on porosity in composite casts have been investigations.