Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Właściwości palne i odporność na akty wandalizmu kompozytów hybrydowych zbrojonych tkaninami i napełniaczami proszkowymi

Mizera Kamila, Irzmańska Emilia, Litwicka Natalia, Kozikowski Paweł, Sałasińska Kamila, Gajek Agnieszka

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 1

102--109

PL

Omówiono wpływ różnego rodzaju tkanin oraz napełniaczy proszkowych, będących zbrojeniem kompozytów hybrydowych, na ich wybrane właściwości. Przedstawiono wyniki badania palności z wykorzystaniem kalorymetru stożkowego oraz substancji znajdujących się w emitowanych dymach podczas spalania materiałów z wykorzystaniem pieca Pursera i analizatora gazów, działającego na zasadzie spektrofotometrii w podczerwieni. Wykonano badania odporności na akty wandalizmu, takie jak przecięcie w wyniku uderzenia ostrzem noża, przecięcie ostrymi przedmiotami, odporności na płomień i odporności na uderzenie.

EN

Epoxy resin matrix composites were reinforced with natural fiber, glass fiber, synthetic fiber fabrics and/or powder fillers in various configurations. SEM anal., flammability and smoke emission tests, flame resistance and anti-vandal tests of the composites were performed. The hybrid composites exhibited better flammability properties and reduced smoke generation compared to the fiberglass-reinforced composite. The presence of different types of reinforcement adversely affected the emitted compounds present in the fumes during combustion. The fiber- glass-reinforced composite showed the highest knife-strike resistance.

2

Experimental investigations of microstructural and mechanical behaviour of aluminium alloy 7075 hybrid nanocomposites

Kishore K.L., Padal Balaram K.T., Ranga Raju D.

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 4

226--234

EN

In this paper, the microstructural and mechanical characterisation of hybrid composites with a metal matrix was conducted. Al2O3 nanoparticles and CNTs were added to strengthen an aluminium alloy (AA 7075) using solid-state powder metallurgy. Utilizing XRD analysis and scanning electron microscope (SEM), microstructural characterization was carried out. Uniaxial compression and microhardness testing were performed to determine how the hybrid composites behaved mechanically. The microstructural research revealed that the nanoparticle dispersion in the matrix is uniform. The XRD plots and the Williamson-Hall equation were used to evaluate the crystallite size, lattice strain and dislocation density. In comparison to the base alloy, the composites have better strength and micro hardness.

3

Effect of fiber content and their hybridization on bending and torsional strength of hybrid epoxy composites reinforced with carbon and sugar palm fibers

Nik Baihaqi N. M. Z., Khalina A., Mohd Nurazzi N., Aisyah H. A., Sapuan S. M., Ilyas R. A.

Polimery

|

2021

|

T. 66, nr 1

36--43

EN

This study aims to investigate the effect of fiber hybridization of sugar palm yarn fiber with carbon fiber reinforced epoxy composites. In this work, sugar palm yarn composites were reinforced with epoxy at varying fiber loads of 5, 10, 15, and 20 wt % using the hand lay-up process. The hybrid composites were fabricated from two types of fabric: sugar palm yarn of 250 tex and carbon fiber as the reinforcements, and epoxy resin as the matrix. The ratios of 85 : 15 and 80 : 20 were selected for the ratio between the matrix and reinforcement in the hybrid composite. The ratios of 50 : 50 and 60 : 40 were selected for the ratio between sugar palm yarn and carbon fiber. The mechanical properties of the composites were characterized according to the flexural test (ASTM D790) and torsion test (ASTM D5279). It was found that the increasing flexural and torsion properties of the non-hybrid composite at fiber loading of 15 wt % were 7.40% and 75.61%, respectively, compared to other fiber loading composites. For hybrid composites, the experimental results reveal that the highest flexural and torsion properties were achieved at the ratio of 85/15 reinforcement and 60/40 for the fiber ratio of hybrid sugar palm yarn/carbon fiber-reinforced composites. The results from this study suggest that the hybrid composite has a better performance regarding both flexural and torsion properties. The different ratio between matrix and reinforcement has a significant effect on the performance of sugar palm composites. It can be concluded that this type of composite can be utilized for beam, construction applications, and automotive components that demand high flexural strength and high torsional forces.

PL

Zbadano wpływ dodatku przędzy z włókien palmy cukrowej o grubości 250 tex na wytrzymałość kompozytów epoksydowych wzmocnionych włóknem węglowym. Sumaryczna zawartość włókien w osnowie żywicy epoksydowej była równa 5, 10, 15 i 20% mas., a stosunek udziału przędzy palmy cukrowej do włókna węglowego wynosił 50 : 50 i 60 : 40. Właściwości mechaniczne kompozytów hybrydowych o stosunku osnowy do wzmocnienia 85 : 15 i 80 : 20 scharakteryzowano na podstawie testów na zginanie i skręcanie. Stwierdzono, że wytrzymałość na zginanie i skręcanie kompozytu epoksydowego z udziałem 15% mas. przędzy palmy cukrowej była większa niż pozostałych kompozytów niehybrydowych i wynosiła, odpowiednio, 7,40% i 75,61%. W wypadku kompozytów hybrydowych stwierdzono, że najlepszą wytrzymałość na zginanie i skręcanie wykazywały kompozyty z udziałem 15% mas. wzmocnienia w stosunku 60 : 40 włókien palmy cukrowej do włókien węglowych. Różna zawartość włókien wzmacniających w osnowie epoksydowej miała istotny wpływ na właściwości wytwarzanych kompozytów. Kompozyty tego rodzaju można wykorzystać do budowy elementów konstrukcyjnych i motoryzacyjnych, o dużej wytrzymałości na zginanie i działanie sił skręcających.

4

Correlation of manufacturing defects and impact behaviors of kenaf fiber reinforced hybrid fiberglass/Kevlar polyester composite

Suriani M. J., Sapuan S. M., Ruzaidi C. M., Naveen J., Syukriyah H., Ziefarina M.

Polimery

|

2021

|

T. 66, nr 1

30--35

PL

Zbadano udarność hybrydowego kompozytu polimerowego na osnowie żywicy poliestrowej napełnionej włóknami szklanymi i kevlarowymi wzmocnionego włóknem łykowym kenaf. Wytworzono pięć próbek różniących się zawartością włókien kenafu (0, 15, 45, 60 i75% obj.) Próbkę kontrolną stanowił kompozyt z 0% obj. udziałem włókien kenaf (0%). Wykazano, że hybrydyzacja wpłynęła na poprawę właściwości udarowych wyjściowego kompozytu. Wyniki potwierdzono analizą SEM defektów produkcyjnych otrzymanego kompozytu. Stwierdzono, że zachodzi korelacja między wytrzymałością na uderzenie awadami produkcyjnymi badanego hybrydowego kompozytu poliestrowego wzmocnionego włóknami kenaf. Powstałe podczas produkcji wady produkcyjne wistotnym stopniu pogarszają właściwości udarowe kompozytów.

EN

In this study, the impact properties of kenaf fibre reinforced hybrid fiberglass/Kevlar polymeric composite was investigated. In this study, a new fiber arrangement based on kenaf bast fiber as reinforcement to the hybrid fiberglass/Kevlar fiber and polyester as matrix used to fabricate the hybrid polymeric composite. Five different types of samples with different of kenaf fiber content based on volume fraction (0, 15, 45, 60 and 75%) to hybrid fiberglass/Kevlar polymer composites were manufactured. 0% of kenaf fiber has been used as control sample. The results showed that hybridization has improved the impact properties. These results were further supported through SEM micrograph of the manufacturing defects of the polymer composite. Based on literature work, manufacturing defects that occurs in composite system reduced the mechanical properties of the material. Therefore, in this research the correlation of impact behaviors and manufacturing defects of kenaf fiber reinforced hybrid fiberglass/Kevlar polymeric composite has been successfully done. As conclusion, the highest manufacturing defects determined in the composites during the fabrication significantly lowest the results of impact behavior.

5

Mechanical properties of sugar palm yarn/woven glass fiber reinforced unsaturated polyester composites: effect of fiber loadings and alkaline treatment

Mohd Nurazzi N., Khalina A., Sapuan S. M., Ilyas R. A.

Polimery

|

2019

|

T. 64, nr 10

665--675

EN

In this paper, hybrid sugar palm yarn and glass fiber reinforced unsaturated polyester composites were investigated in relation to the effects of fiber loadings and alkaline treatment on the composite mechanical properties, such as tensile, flexural, impact and compression strength. The composites were fabricated at a weight ratio of matrix to reinforcement of 70 : 30 and 60 : 40, respectively, while the ratio of sugar palm yarn fiber to glass fiber was selected at 70 : 30, 60 : 40 and 50 : 50, respectively. The results revealed that the mechanical properties of the hybrid composites were increased with an increase of glass fiber loading for both 30 wt % and 40 wt % reinforcement content. The alkaline treatment of the sugar palm fibers have advantageous effect on the hybrid composite performance. The overall results indicated that the developed hybrid composites can be used as an alternative material for glass fiber reinforced polymer composites for various structural applications.

PL

Zbadano wpływ zawartości włókien i ich obróbki alkalicznej na właściwości mechaniczne wzmacnianych włóknem szklanym kompozytów nienasyconej żywicy poliestrowej z włóknami palmy cukrowej. Oceniano wytrzymałość kompozytów na rozciąganie, zginanie, uderzenie i ściskanie. Wytworzone kompozyty zawierały 30 oraz 40% mas. włókien, przy stosunku masowym włókien palmy cukrowej do włókien szklanych 70/30, 60/40 i 50/50. Stwierdzono, że wytrzymałość mechaniczna kompozytów hybrydowych zwiększa się ze wzrostem zawartości włókna szklanego, a obróbka alkaliczna włókien palmy cukrowej wywiera korzystny wpływ na właściwości zawierających ją kompozytów hybrydowych. Uzyskane wyniki wskazują, że opracowane kompozyty hybrydowe mogą być stosowane jako materiał alternatywny dla kompozytów polimerowych wzmacnianych jedynie włóknem szklanym.

6

Mechanical and thermal behavior of hybrid glass/jute fiber reinforced composites with epoxy/polyester resin

Manuneethi Arasu P., Karthikayan A., Venkatachalam R.

Polimery

|

2019

|

T. 64, Nr 7-8

504--508

EN

The hybrid glass/jute fiber composites were fabricated by hand layup (HL) and vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) method using epoxy and isophthalic polyester resins as matrices. The effects of fiber and matrix type as well as fabrication method on the tensile and flexural mechanical strength of resulting composites were investigated. The morphological fracture was analyzed based on scanning electron microscopy (SEM) images. Also, the curing characteristics of two matrix resins was studied by using differential scanning calorimetry (DSC). For glass fiber composite, the curing rate of polyester resin is faster at 100 °C than that of composite with epoxy matrix. Using VARTM process, the composite with high fiber volume fraction (Vf) of 52% was obtained.

PL

Hybrydowe kompozyty z włóknem szklanym i jutowym otrzymano metodami laminowania ręcznego (HL) oraz wspomaganego próżniowo formowania polimeryzacyjnego (VARTM) na osnowie żywicy epoksydowej lub izoftalowej poliestrowej. Badano wpływ rodzaju wzmocnienia i osnowy oraz metody wytwarzania kompozytów na ich wytrzymałość w testach rozciągania i zginania. Morfologię przełomów kompozytów analizowano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Metodą skaningowej kalorymetrii różnicowej (DSC) określono charakterystykę utwardzania kompozytów na różnych osnowach żywicznych. Szybkość utwardzania w temperaturze 100 °C kompozytów żywicy poliestrowej z włóknem szklanym jest większa niż kompozytów z osnową żywicy epoksydowej. Metodą VARTM uzyskano kompozyt z dużym udziałem objętościowym włókna (Vf) równym 52%.

7

Al2O3-Cu-Mo hybrid composites : fabrication, microstructure, properties

Zygmuntowicz Justyna, Łukasiak Agata, Piotrkiewicz Paulina, Kaszuwara Waldemar

Composites Theory and Practice

|

2019

|

R. 19, nr 2

43--49

EN

The work investigated the influence of the share of metallic components on the microstructure and selected properties of Al2O3-Cu-Mo composites. Commercial powders were used to produce the composite samples. The composites were obtained by the slip casting method. Three series of composites with a different volumetric composition of metals in the total content of the metallic phase were obtained: Series I - contained 7.5 vol.% Cu - 7.5 vol.% Mo, Series II - contained 10 vol.% Mo - 5 vol.% Cu and Series III - contained 12 vol.% Mo - 3 vol.% Cu. All the series contained 15 vol.% metal particles with respect to the total solid phases. Rheological analysis showed that the slurries used to make the composites were shear thinning fluids. The X-ray analysis showed that regardless of the volume content of copper in the suspensions used to form the composite, all the composites after sintering were characterized by the presence of three phases: Al2O3, Cu and Mo. It was found that the microstructure in all the series is characterized by homogeneous distribution of the metal particles. All the samples were characterized by high porosity, which resulted in their low relative density. The volume fractions of molybdenum and copper in the composite slightly do affect the hardness and fracture toughness of the composite. The obtained hardness results indicate that increasing the molybdenum content in the composites causes an insignificant increase in the hardness of the samples.

PL

W pracy zbadano wpływ udziału komponentów metalicznych na mikrostrukturę i wybrane właściwości kompozytów Al2O3-Cu-Mo. Do wykonania próbek użyto komercyjnie dostępnych proszków: Al2O3, Cu i Mo. Kompozyty otrzymano metodą odlewania z gęstwy. Wytworzono trzy serie kompozytów o różnym składzie objętościowym metali w całkowitej zawartości fazy metalicznej: Seria I zawierała 7,5% obj. Cu - 7,5% obj. Mo, Seria II zawierała 10% obj. Mo - 5% obj. Cu i Seria III - zawierała 12% obj. Mo - 3% obj. Cu. Wszystkie serie zawierały 15% obj. cząstek metalu w odniesieniu do całkowitej fazy stałej. Badania reologiczne wykazały, że masy lejne użyte do wytwarzania kompozytów były cieczami newtonowskimi rozrzedzanymi ścinaniem. Badanie składu fazowego wykazało, iż niezależnie od zawartości objętościowej miedzi w masie lejnej użytej do wytworzenia kompozytu wszystkie kompozyty po spiekaniu cechowała obecność trzech faz: Al2O3, Cu i Mo. Stwierdzono, że mikrostruktura we wszystkich seriach charakteryzuje się jednorodnym rozkładem cząstek metalu. Wszystkie próbki charakteryzowała wysoka porowatość, co skutkowało ich niskim zagęszczeniem. Udział objętościowy molibdenu i miedzi w kompozycie wpłynął na jego twardość i odporność na kruche pękanie. Uzyskane wyniki twardości wskazują, że zwiększenie zawartości molibdenu powoduje niewielki wzrost twardości próbek.

8

Influence of load and reinforcement content on selected tribological properties of Al/SiC/Gr hybrid composites

Veličković S., Miladinović S., Stojanović B., Nikolić R. R., Hadzima B., Arsić D.

Production Engineering Archives

|

2018

|

Vol. 18

18--23

EN

Hybrid materials with the metal matrix are important engineering materials due to their outstanding mechanical and tribological properties. Here are presented selected tribological properties of the hybrid composites with the matrix made of aluminum alloy and reinforced by the silicon carbide and graphite particles. The tribological characteristics of such materials are superior to characteristics of the matrix – the aluminum alloy, as well as to characteristics of the classical metal-matrix composites with a single reinforcing material. Those characteristics depend on the volume fractions of the reinforcing components, sizes of the reinforcing particles, as well as on the fabrication process of the hybrid composites. The considered tribological characteristics are the friction coefficient and the wear rate as functions of the load levels and the volume fractions of the graphite and the SiC particles. The wear rate increases with increase of the load and the Gr particles content and with reduction of the SiC particles content. The friction coefficient increases with the load, as well as with the SiC particles content increase.

9

Novel hybrid composites based on polypropylene with basalt/carbon fiber

Kuciel S., Kufel A.

Polimery

|

2018

|

T. 63, nr 5

387--390

EN

Hybrid composites based on the homopolymer polypropylene Moplen HP500N reinforced with a mixture of basalt and carbon fibers in weight content of 10, 15 and 20 % were produced by injection molding. The density of these composites, their shrinkage and the Vicat softening temperature were determined. Tests of tensile and bending strength properties were carried out and Charpy impact was determined at three temperatures: -24, 22 and 80 °C. SEM images were taken to assess the effects of reinforcement and homogenization of composites and to determine the characteristics of their microstructure. Light-weight hybrid composites with already 10 wt % basalt fibers and 10 wt % carbon fibers are characterized by more than two and a half times increase in strength and over four times increase of the modulus of elasticity in a wide range of temperatures.

PL

Wytworzono metodą wtryskiwania hybrydowe kompozyty homopolimeru polipropylenowego Moplen HP500N wzmacniane mieszaniną włókien bazaltowych i węglowych o udziale wagowym 10, 15 i 20 %. Wyznaczono gęstość wytworzonych kompozytów, ich skurcz oraz temperaturę mięknienia Vicata. Wykonano badania właściwości wytrzymałościowych przy rozciąganiu i zginaniu oraz oznaczono udarność wg Charpy`ego w temperaturze: -24, 22 i 80 °C. W celu oceny efektów wzmocnienia oraz homogenizacji kompozytów i oznaczenia cech ich mikrostruktury wykonano mikrofotografie SEM. Stwierdzono, że w przypadku lekkich hybrydowych kompozytów z włóknami bazaltowymi i węglowymi już 10-proc. udział włókien powoduje ponad dwu i pół krotne zwiększenie wytrzymałości oraz ponad czterokrotne zwiększenie modułu sprężystości w szerokim zakresie temperatury.

10

Experimental analysis on surface roughness in turning hybrid metal matrix (6061Al+SiC+Gr) composites

Kathirvel M., Palani Kumar K., Diaz P. M.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 22, nr 1

341--356

EN

Owing to the distinguished properties Metal Matrix Graphite Hybrid Composites (Al/SiCMMC-Gr) are used in various applications. This paper deals with the utility of Taguchi and response surface methodologies for the prediction of surface roughness in tuning of these materials with PCD tool. The cutting parameters effect on surface quality is analyzed and an empirical model with respect to turning parameters is established using response surface method. The most important parameter that influences the turning Al/SiC-MMC-Gr is feed. The measured and predicted results are approximately equal, which proves that, model is to be used for predicting surface finish in turning of these composites. Validation experiments have been used to confirm the predicted results.

11

Kompozyty hybrydowe na osnowie polilaktydu z włóknami węglowymi i bazaltowymi

Kuciel S., Kornobis M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2017

|

T. 23, Nr 4 (178)

344--350

PL

Kompozyty hybrydowe na osnowie biodegradowalnego polilaktydu wytworzono metodą wtryskiwania z włóknami węglowymi i bazaltowymi o równowagowym udziale 7,5% i 12,5% w Zakładach Azotowych w Tarnowie. Wykonano przegląd dostępnej literatury oraz przeprowadzono szereg badań wytrzymałościowych zgodnych z Polskimi Normami. Badania te obejmowały statyczną próbę rozciągania i zginania oraz oznaczanie udarności wg Charpy’ego. Wykonano je w zmiennych temperaturach (-24, 20 i 60°C) oraz po próbie degradacji hydrolitycznej prowadzonej przez 21 dni. Za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego wykonano zdjęcia mikrostruktury na przełomach próbek rozciąganych. Właściwości hybrydowych kompozycji z włóknami węglowymi i bazaltowymi na osnowie polilaktydu są znacznie lepsze niż porównywalnych kompozycji z włóknem szklanym, wzrasta wytrzymałość, sztywność oraz udarność.

EN

Hybrid composites on biodegradable polylactide matrix with carbon and basalt fibers in equilibrium participation 7,5% and 12,5% were produced by molding injection in Zakłady Azotowe in Tarnow. To investigate the properties of this composition has been review of the literature and conducted series research on the strength samples according to Polish Standards. These research included: tensile test, bend test and Charpy impact test. They were done in variable temperatures (-24, 20 and 60 Celsius degree) and after hydrolytic biodegradation of materials, which lasted 21 days. We were taken photos to check fracture samples after tensile test using scanning electron microscope. The properties of hybrid composites with carbon and basalt fibers on the polylactide base are much better than comparable composites with glass fibers, increasing durability, stiffness and impact strength.

12

Workability behavior of hybrid copper matrix composites synthesized by powder metallurgy technique

Ilayaraja K., Ranjith Kumar P., Anandakrishnan V., Sathish N., Ravichandran V., Ravikumar R.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 21, nr 2

207--216

EN

Copper based hybrid composite materials with 5wt.% of titanium dioxide and 0wt.%, 2wt.% and 4wt.% of graphite were produced using powder metallurgy technique. The presence and distribution of titanium dioxide and graphite reinforcements were examined in the copper matrix using scanning electron microscopic and energy dispersive spectroscopic analysis. To investigate the workability behavior of the sintered composite preforms, cold upset tests were conducted and various stresses and forming parameters were determined and using that various stress ratio parameters such as the true axial stress versus the true effective stress, the true hoop stress versus the true effective stress, the true hydrostatic stress versus the true effective stress and the true hoop stress versus the true hydrostatic stress were calculated and correlated with the true axial strain. From the studies, the workability of the composite is found to increase with increasing graphite content due to increase in lubricating affect by graphite addition.

13

Tensile, Flexual, Impact and Water Absorption Properties of Natural Fibre Reinforced Polyester Hybrid Composites

Prasanna Venkatesh R., Ramanathan K., Srinivasa Raman V.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2016

|

Vol. 24, no. 3 (117)

90--94

EN

In this paper, tensile, flexural, impact properties and water absorption tests were carried out using sisal/unsaturated polyester composite material. Initially the optimum fibre length and weight percentage are estimated. To improve the tensile, flexural and impact properties, sisal fibre was hybridised with bamboo fibre. This work shows that the addition of bamboo fibre in sisal/ unsaturated polyester composites of up to 50% by weight results in increasing the mechanical properties and decreasing the moisture absorption property. In this research work, the effects of fibre treatment and concentration on the mechanical properties of a short natural fibre reinforced polyester hybrid composite are investigated. The fibres were subjected to 10% sodium hydroxide solution treatment for 24 h. The mechanical properties of composites with treated fibres are compared with untreated fibre composites. The fractured surface of the treated fibre composite specimen was studied using Scanning Electron Microscopy (SEM).The treated hybrid composite was compared with an untreated hybrid composite, with the former showing a 30% increase in tensile strength, 27.4% - in flexural strength, and 36.9% - in impact strength, along with an extreme decrease in moisture absorption behaviour.

PL

Badania przeprowadzono stosując kompozyty sizal/poliester i sizal/nienasyconą żywicę poliestrową. Początkowo określono optymalną długość włókien oraz udział procentowy masy w materiale kompozytowym. Dla polepszenia właściwości mechanicznych do włókien sizalowych dodawano włókna bambusowe aż do 50% wagowych. Stwierdzono polepszenie właściwości mechanicznych i, co jest bardzo ważne, zmniejszenie absorpcji wilgoci. Włókna poddawano działaniu 10% roztworu wodorotlenku sodu przez 24h. Badano kompozyty niemodyfikowane i modyfikowana zwracając szczególną uwagę na przełomy obserwowane za pomocą SEM. Stwierdzono polepszenie właściwości mechanicznych hybrydowych kompozytów poddanych modyfikacji, przy czym wytrzymałość na rozciąganie zwiększyła się o 30%, na zginanie 27,4% a wytrzymałość na uderzenia o 36,9%, a jednoczenie absorpcja wody zmniejszyła się znacznie

14

Designing cylinder liners made from hybrid composites containing solid lubricants

Posmyk A., Myalski J.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 1

15--19

EN

The paper presents the basic knowledge for designing cylinder sleeves made of hybrid composites containing solid lubricants. The matrix for the described composites could be aluminium wrought alloys used for manufacturing pistons, for example AlCu4Ni2Mg or cast aluminium-silicon alloys used for blocks and cylinder sleeves for engines and compressors, for example AlSi12NiCuMg. These composites should contain two kinds of reinforcing phase, i.e. strengthening Al2O3 or SiC foam and thin layers of glassy carbon. Ceramic foam increases the compressive strength and wear resistance of the composite and decreases the thermal conductivity. Glassy carbon plays the role of a solid lubricant. A cylinder sleeve manufactured of a composite containing particles or spheres of aluminium oxide will possess other properties than one made of a composite containing silicon carbide. The reason for that is the different thermal conductivity for Al2O3 (λ = 20÷30 W/(mK)) and SiC (λ =100÷130 W/(mK)). Cylinder sleeves manufactured of a composite containing ceramic foams (Al2O3 or SiC) will possess a similar, but much lower thermal conductivity (for Al2O3 foam λ = 0.2 W/(mK) and SiC foam λ = 0.12 W/(mK) at temperatures of 20÷200°C. It is very important for air compressors in which the piston rings are manufactured of composite plastics.

PL

Przedstawiono podstawy projektowania tulei cylindrowych z kompozytów hybrydowych zawierających smary stałe. Osnową opisanych kompozytów mogą być stopy aluminium do przeróbki plastycznej stosowane na tłoki, np. AlCu4Ni2Mg, lub odlewnicze stopy aluminium z krzemem stosowane na kadłuby i tuleje cylindrowe silników i sprężarek tłokowych, np. AlSi12NiCuMg. Osnowę kompozytów na cylindry siłowników mogą stanowić stopy aluminium z magnezem. Kompozyty te powinny zawierać dwa rodzaje fazy zbrojącej, tj. umacniającą piankę z tlenku aluminium lub węglika krzemu oraz cienkie warstewki węgla szklistego. Pianka ceramiczna zwiększa wytrzymałość na ściskanie i odporność na zużycie kompozytu oraz zmniejsza przewodność cieplną, a węgiel szklisty pełni rolę smaru stałego. Tuleja cylindrowa wykonana z kompozytu zawierającego cząstki lub sfery z tlenku aluminium będzie miała inne właściwości cieplne niż zawierająca cząstki SiC, ze względu na mniejszy współczynnik przewodności cieplnej (λ = 20÷30 W/(mK)) dla Al2O3) niż tuleja zawierająca węglik krzemu (λ = 100÷130 W/(mK)). Tuleje wykonane z kompozytu z osnową siluminową zawierającego cząstki z SiC będą miały lepszą stabilność wymiarową, ponieważ przewodność cieplna materiału osnowy jest zbliżona do przewodności cieplnej SiC. Tuleje cylindrowe wykonane z kompozytu zawierającego pianki z tlenku aluminium lub węglika krzemu będą miały zbliżoną przewodność cieplną, jednak znacznie mniejszą niż tuleja zawierająca cząstki, ponieważ przewodność cieplna pianki Al2O3 wynosi λ = 0,2 W/(mK), a SiC λ = 0,12 W/(mK) w temperaturze 20÷200°C. Jest to bardzo istotne w sprężarkach powietrza, w których pierścienie tłokowe są wykonane z kompozytowych tworzyw sztucznych.

15

Composite coatings with ceramic microspheres as insulating materials for transport means

Posmyk A.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 4

212--217

EN

The paper presents the structure and the influence of the chemical composition and structure on the insulating properties of a polymer-ceramic microspheres hybrid composite used as insulating materials in infrastructure of transport and means of transport. The composite matrix is an acrylic resin and ceramic microspheres with the pressure of 13 Pa are the reinforcement. A content of about 44 microspheres in a 1 mm-thick coating has a major impact on the thermal insulating properties of the coating. The coefficient of heat conduction depends from the temperature and is lower at lower temperatures. This is the reason why these coatings are used as an insulator in technical means of transport requiring cooling (refrigerators and ice vehicles) and in the aviation industry to protect the interior of the plane against low temperatures during flights at high altitudes. Microscopic examinations were performed, the stereological features of the coating were examined and a equivalent model of the resistance of thermal transmittance through the coating have was developed. The equivalent coefficient of thermal conductivity of the composite, calculated on the basis of a formula taking into account the volume shares of the components and their thermal properties, is greater than the coefficient of ceramic spheres with their volume fraction amounting to 80%. This is caused by the fact that the formula does not take into account the stereological properties of spheres in the composite, i.e. the distribution pattern and number per unit of thickness of the coating.

PL

Przedstawiono budowę oraz wpływ składu chemicznego i struktury na właściwości izolacyjne hybrydowych kompozytów polimerowo-ceramicznych przeznaczonych do wytwarzania infrastruktury transportu i technicznych środków transportu. Osnową kompozytu jest żywica akrylowa, a ceramiczne mikrosfery z podciśnieniem 13 Pa stanowią zbrojenie. Zawartość około 44 mikrosfer w powłoce o grubości jednego milimetra wywiera istotny wpływ na cieplne właściwości izolacyjne. Współczynnik przewodności cieplnej zależy od temperatury i jest mniejszy przy niższych temperaturach. Jest to powodem stosowania tych powłok jako izolatora w technicznych środkach transportu towarów wymagających chłodzenia (pojazdy chłodnie i lodownie) oraz w lotnictwie do zabezpieczenie wnętrza samolotu przed niskimi temperaturami podczas lotów na dużych na wysokościach. Wykonano badania mikroskopowe i cech stereologicznych powłok i opracowano model zastępczy oporu przenikania ciepła przez powłokę. Obliczony z wzoru uwzględniającego udziały objętościowe składników i ich właściwości cieplne zastępczy współczynnik przewodzenia ciepła kompozytu jest większy niż współczynnik sfer ceramicznych przy ich udziale 80%. Powodem tego jest to, że wzór nie uwzględnia cech stereologicznych sfer w kompozycie, tj. sposobu rozłożenia i ilości przypadającej na jednostkę grubości powłoki.

16

Właściwości mechaniczne żywicy epoksydowej zmodyfikowanej nanobentem i poliuretanem

Szymańska J., Bakar M., Kostrzewa M., Białkowska A.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2015

|

T. 21, Nr 4 (166)

355--359

PL

Małocząsteczkową żywicę epoksydową Epidian 5 poddano modyfikacji dwoma rodzajami modyfikatorów: NanoBent ZS1 i modyfikator poliuretanowy Desmocap 12. Stwierdzono, że maksymalną udarność odnotowano przy 2% NanoBentu (wzrost o 170% w odniesieniu do czystej żywicy). W przypadku kompozycji modyfikowanych Desmocapem, maksymalną udarność (200% wzrostu w porównaniu z czystą żywicą epoksydową) uzyskano przy 20% modyfikatora, a maksymalną wartość Kc przy 5% modyfikatora. Zastosowany modyfikator polimeryczny (Desmocap) wykazał działanie plastyfikujące, jak również wzmacniające. Dla kompozytów hybrydowych, maksymalną udarność odnotowano dla kompozycji zawierającej 1% NanoBentu i 10% Desmocapu.

EN

The present work investigates the properties of epoxy resin Epidian 5 modified with nanobentem ZS1 and polyurethane Desmocap 12. It was shown that, a maximum increase of 170% in impact strength (IS) was obtained with 2% Nanobent. However, IS increased by 200% with 20% of polymeric modifier, while the critical stress intensity factor (Kc) of epoxy composite containing 5% of Desmocap was enhanced by 20% in comparison with neat epoxy resin, Polymeric modifier Desmocap 12 acted as a platicizer as well as reinforcing agent. The hybrid epoxy composite based on 1% of NanoBent and 10% Desmocap exhibited maximum IS value.

17

Effect of Particulate Reinforced Aluminium Metal Matrix Composite – A Review

Saravanan C., Subramanian K., Krishnan V. A., Narayanan R. S.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. 19, nr 1

23--30

EN

The combined effect of reinforcements on Aluminium Metal Matrix composites with individual and multiple particulate reinforcements like Hybrid Metal matrix composites are finding increased applications in aerospace, automobile, space, underwater, and transportation applications. This is mainly due to improved mechanical and tribological properties like strength, stiffness, abrasion, impact resistance and wear resistance. In the present scenario, a lot of research activities were on pipe line. This paper guides the researchers and engineers towards proper selection of materials by their properties in the relevant field and different techniques involved in manufacturing of metal matrix composites, particularly on the liquid state metal processing technique.

18

Dobór składu fazowego kompozytu na bazie stopu AlSi pod kątem możliwości kształtowania powierzchni roboczych tłoków

Dyzia M., Dolata A. J., Putyra P., Jaworska L.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

519--523

PL

Od wielu lat kompozyty o osnowie stopów aluminium (AlMMC) są zaliczane do grupy nowoczesnych materiałów inżynierskich. Obecnie na skalę przemysłową są wytwarzane elementy pracujące w warunkach dużych obciążeń ciernych, na przykład tłoki kompozytowe, tarcze i bębny hamulcowe. Główne technologie wytwarzania materiałów kompozytowych bazują na wysokociśnieniowych metodach infiltracji porowatych preform ceramicznych ciekłym stopem aluminium. Nadal jednak głównym problemem ograniczającym szersze zastosowanie tych materiałów jest ich cena, a przede wszystkim koszt obróbki kształtującej gotowy wyrób. W artykule przedstawiono wyniki badań technologicznych dotyczących możliwości wykorzystania metody zawiesinowej do wytwarzania kompozytów o osnowie stopu AlSi zbrojonych cząstkami ceramicznymi (SiC i SiC + Cg) i kształtowania półfabrykatu tłoka w procesie odlewania kokilowego (rys. 1). Celem badań było opracowanie składu fazowego kompozytu przy założeniu, że głównym kryterium doboru komponentów będzie możliwość kształtowania powierzchni roboczych tłoka w procesach obróbki skrawaniem oraz ocena właściwości tribologicznych kompozytu. Trwałość ostrza narzędzi wykonanych z polikrystalicznego diamentu (PCD) określono, przyjmując czas pracy, po którym parametr starcia osiągnie wartość VB = 0,3 mm. Na podstawie obserwacji SEM powierzchni ostrza po współpracy z materiałami kompozytowymi zidentyfikowano charakter zużycia narzędzia. W przypadku współpracy ostrza PCD z kompozytem zbrojonym cząstkami SiC zużycie miało charakter wytarcia, natomiast w przypadku współpracy z kompozytem zbrojonym mieszaniną cząstek SiC + Cg na ostrzu tworzyły się narosty.

EN

The article presents the results of technological research on the possibilities of using the slurry method for producing alloy matrix composites reinforced with ceramic particles AlSi (SiC and SiC + Cg) and shaping the piston in the die casting process. The purpose of the proposed study was to develop a composite phase composition on the assumption that the main criterion for the selection of components will be able to shape the working surface of the piston in machining processes and to assess the tribological properties of the composite. Polycrystalline diamond (PCD) tool life was determined based on the time of operation after which clashes parameter reaches VB = 0.3 mm. On the basis of SEM observation of the surface of the blade when working with composite materials identified nature of tool wear. In the case of cooperation PCD composite reinforced with SiC particles consumption was of wipe, while in the case of composite reinforced cooperation with the mixture of particles of SiC + Cg on the blade formed growths. The testing system–on–disc confirmed the beneficial effects of reinforcement SiC particles on the stability coefficient of friction. In an attempt to abrasive wear was recorded for reduced wear of composite samples AlSi7Mg2Sr003/SiC as compared with a hybrid AlSi7Mg2Sr003/SiC + Cg.

19

Low Velocity Impact Behaviour of Aramid and UHMWPE Composites

Karahan M., Yildirim K.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2015

|

Vol. 23, no. 3 (111)

97--105

EN

The most popular method to produce composites for ballistic applications is to use aramid and ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fibers as reinforcement materials in different matrices. The composite materials used in this type of application, especially those used as armoring materials for explosions, are subjected to a very high level of energy. In this study, the effect of the reinforcement material type and cross-plied condition of reinforcement were examined using high-level impact tests. The impact tests were performed at low speed but high energy, and thus the behaviour of the composite materials that were exposed to high-level impact energy could be examined. According to the results, the UD aramid composite produced the best results with respect to high-level impact tests. In addition, mass optimisation could be achieved without the loss of the high-level impact energy by preparing a hybrid composite with UD UHMWPE and UD aramid fibers.

PL

Powszechną metodą produkcji kompozytów dla zastosowań balistycznych jest użycie jako wzmocnienia włókien aramidowych oraz włókien polietylenowych o super wysokim ciężarze cząsteczkowym i różnych materiałach matrycy. Materiały kompozytowe stosowane w tego typu rozwiązaniach, specjalnie te stosowane jako materiał wzmacniający w przypadku eksplozji są poddawane testom o bardzo wysokim poziomie energii. W przedstawionej pracy badano efekty zastosowania różnego typu materiałów wzmacniających i ich konfiguracji w strukturze. Badania prowadzono stosując testy udarowe o bardzo wysokiej energii lecz małej prędkości udaru. Dzięki temu można było sprawdzić zachowanie różnych zastosowanych materiałów. W efekcie stwierdzono, że najlepsze wyniki uzyskuje się używając włókna aramidowe. Dodatkowo można było przeprowadzić optymalizacje masy poprzez przygotowanie kompozytów hybrydowych.

20

Precursor influence on tribological properties of metal-ceramic composites designed for aviation machine parts

Posmyk A., Myalski J.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 1

16--20

EN

The paper presents the influence of the chemical composition and structure of a glassy carbon precursor on the tribological properties of a metal-ceramic composite, manufactured with the application of this precursor. Two groups of composites containing two different carbon precursors have been manufactured and studied. The first composite contained a glassy carbon precursor embedded from the liquid state in a porous ceramic foam with 90% open porosity. The ceramic foam (Al2O3) is the reinforcing phase and the glassy carbon functions as a solid lubricant. A twofold increase in compressive strength was observed when the foam was present. The foam porosity was reduced to 85% after it was coated with carbon. However, it was good enough for proper infiltration with the liquid matrix alloy. In the case of the second composite, it is a spatial skeleton made of glassy carbon (RCV) which functions both as the reinforcement and solid lubricant. The open porosity of the carbon foam (95%) promoted good infiltration with the matrix alloy. There was no report of holes which were not filled with the matrix alloy within the entire volume of the samples subjected to microscopic tests. The wettability of the foam surface with the matrix alloy is sufficient enough to form strong bonds. The composite containing ceramic foam coated with glassy carbon showed better tribological properties than the composite which contained only carbon foam.

PL

Przedstawiono wpływ składu chemicznego i struktury przestrzennej prekursora węgla szklistego użytego do wytwarzania kompozytów metalowo-ceramicznych na ich właściwości tribologiczne. Wyprodukowano i przebadano dwie grupy kompozytów zawierających dwa różne prekursory węgla. Pierwszy kompozyt zawierał prekursor węgla osadzony ze stanu ciekłego na porowatej piance ceramicznej o porowatości otwartej 90%. Pianka ceramiczna (Al2O3) pełni rolę umocnienia, a węgiel szklisty rolę smaru stałego. Obecność pianki zwiększa wytrzymałość na ściskanie ponad dwukrotnie. Porowatość pianki po pokryciu węglem zmniejszyła się do 85%, ale jest wystarczająca do dobrej infiltracji ciekłym stopem osnowy. W drugim kompozycie rolę zarówno umocnienia, jak i smaru stałego pełni przestrzenny szkielet wykonany z węgla szklistego (RVC). Porowatość otwarta pianki węglowej (95%) pozwoliła na dobrą infiltrację stopem osnowy. W całej objętości przebadanych mikroskopowo próbek nie stwierdzono miejsc niewypełnionych stopem osnowy. Zwilżalność powierzchni pianki stopem osnowy jest wystarczająca do utworzenia trwałego połączenia. Wytrzymałość na ściskanie pianki węglowej (0,52 MPa) jest znacznie mniejsza niż pianki ceramicznej, dlatego właściwości kompozytu zawierającego tylko piankę węglową są gorsze. Podczas ciśnieniowej infiltracji ciekłym stopem osnowy dochodzi do lokalnych pęknięć i uszkodzeń struktury pianki. Drobne elementy pianki zostały przemieszczone. Generalnie, struktura pianki pozwoliła na uzyskanie równomiernego rozmieszczenia węgla szklistego w kompozycie. Właściwości tribologiczne kompozytu zawierającego piankę węglową we współpracy z żeliwem GJL-350 są gorsze niż kompozytu zawierającego piankę ceramiczną pokrytą węglem szklistym wytworzonym z ciekłego prekursora, którym nasączono porowatą piankę. Wytrzymałość na ścinanie pianki węglowej (30 MPa) jest porównywalna z wytrzymałością na ścinanie węgla szklistego wytworzonego podczas pirolizy prekursora osadzonego na piance ceramicznej. Powinno to wpłynąć na zmniejszenie współczynnika tarcia. Jednak małe wartości wytrzymałości na ściskanie powodują zagłębianie się trzpienia żeliwnego w kompozycie i pogarszają warunki współpracy ślizgowej.