Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Recent studies on particulate reinforced AZ91 magnesium composites fabricated by stir casting - a review

Matta Anil Kumar, Koka Naga Sai Suman, Devarakonda Sameer Kumar

Journal of Mechanical and Energy Engineering

|

2020

|

Vol. 4, No 2

115--126

EN

Magnesium Metal Matrix Composites (Mg MMC) have been the focus of consideration by many researchers for the past few years. Many applications of Mg MMCs were evolved in less span of time in the automotive and aerospace sector to capture the benefit of high strength to weight ratio along with improved corrosion resistance. However, the performance of these materials in critical conditions is significantly influenced by several factors including the fabrication methods used for processing the composites. Most of the papers addressed all the manufacturing strategies of Mg MMC but no paper was recognized as a dedicated source for magnesium composites prepared through STIR casting process. Since STIR casting is the least expensive and most common process in the preparation of composites, this paper reviews particulate based Mg MMCs fabricated with STIR casting technology. AZ91 series alloys are considered as the matrix material while the effect of different particle reinforcements, sizes, weight fractions on mechanical and tribological responses are elaborated in support with micro structural examinations. Technical difficulties and latest innovations happened during the last decade in making Mg MMCs as high performance material are also presented.

2

Influence of casting procedure on wear of magnesium matrix composites reinforced with carbon open-celled foam

Godzierz Marcin, Olszówka-Myalska Anita

Composites Theory and Practice

|

2019

|

R. 19, nr 2

64--70

EN

In this article the characteristics of the macrostructure, microstructure (LM, SEM) and selected properties of magnesium matrix composites reinforced with carbon open-celled foam with a porosity of 10 ppi, obtained by two casting techniques - gravity casting and pressure infiltration, were presented. The open porosity and hardness of the composites were determined. Tribological examinations in dry friction conditions were performed by the pin-on-disc method, and the coefficient of friction, weight loss of the sample as well as the cast iron countersample were determined, and the wear trace was characterized. Observations of the examined material surfaces after friction tests were conducted by SEM. In comparison to the gravity cast composite, a lower porosity, higher hardness and finer magnesium matrix size were found for the pressure infiltrated composite. The impact of the casting technique also concerned the tribological properties. Both the composites exhibited a lower coefficient of friction in comparison to pure magnesium, but for the pressure infiltrated composite the coefficient of friction, weight loss of the sample and countersample, as well as the depth of the wear trace were the lowest. Moreover, after the friction tests, different effects were observed on the surfaces. In the gravity cast composite the carbon component cracked and separated from the matrix, in contrast to the pressure infiltrated composite where uniform wear was observed while maintaining continuous bonding with the matrix, which explains the differences in the tribological properties.

PL

Scharakteryzowano makrostrukturę, mikrostrukturę (LM, SEM) i wybrane właściwości kompozytu na osnowie technicznie czystego magnezu zbrojonego otwartokomórkową pianą węglową o porowatości 10 ppi, otrzymanego dwiema metodami - odlewania grawitacyjnego oraz infiltracji ciśnieniowej. Określono porowatość i twardość kompozytów. Przeprowadzono badania tribologiczne w warunkach tarcia na sucho metodą pin-on-disc i wyznaczono współczynnik tarcia, ubytek masy próbki i przeciwpróbki żeliwnej oraz scharakteryzowano ślad wytarcia. Powierzchnie kompozytów po badaniach tribologicznych scharakteryzowano metodą SEM. Wykazano mniejszą porowatość, większą twardość i mniejsze ziarna osnowy magnezowej kompozytu otrzymanego metodą infiltracji ciśnieniowej w porównaniu z odlewnym grawitacyjnie. Wpływ techniki odlewania dotyczył również właściwości tribologicznych. Obydwa kompozyty charakteryzował mniejszy współczynnik tarcia w porównaniu z próbką referencyjną z materiału osnowy, ale dla kompozytu otrzymanego metodą infiltracji ciśnieniowej ten współczynnik, ubytki masy i głębokość śladu wytarcia były najmniejsze. Ponadto obserwowano różnice na powierzchni wytarcia, komponent węglowy ulegał wykruszeniu w przypadku materiału otrzymanego metodą odlewnia grawitacyjnego, a w infiltrowanym ciśnieniowo następowało jego równomierne zużycie przy zachowaniu ciągłego połączenia z osnową, co tłumaczy różne parametry tribologiczne.

3

Microstructural corrosion effects on carbon foam-AZ31 magnesium matrix composite surface

Godzierz M., Olszówka-Myalska A.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 3

133--139

EN

In the article, a new composite was studied as a potential biomaterial. The effects of the interaction of distilled water with the polished surface of an AZ31 magnesium matrix composite reinforced with open-celled glassy carbon foam fabricated by the pressure infiltration method were investigated. The experiment was conducted in the time range of 1 minute - 4 hours and the microstructure was examined by scanning electron microscopy. In the initial unetched material, at the glassy carbonmetal interface, a zone of needle-like phases was detected. After a 1÷10 minute interaction with the water, disintegration of that zone was revealed and that type of material degradation proceeded deeper into the composite as the time increased. Another type of corrosion was observed in microareas of the magnesium alloy matrix, but only after approx. 1 hour when corrosion pits were recorded. The results of X-ray mapping showed an increase in the oxygen concentration in both types of corrosion products, but the reason for the corrosion in the region between the carbon foam and the AZ31 matrix is degradation of the hydrophilic aluminium based carbide phases, while in the composite matrix, typical electrochemical corrosion of magnesium occurred.

PL

Odporność korozyjna magnezu i jego stopów, w tym AZ31 w środowisku wodnym jest słaba i materiały te stosowane są na bioresorbowalne implanty. Wprowadzenie do magnezu otwartokomórkowych pian węglowych pozwala uzyskać materiał zawierający dwa biozgodne komponenty o różnej odporności korozyjnej i tym samym kompozyt ulegający selektywnej korozji. Potencjalnie powinno to ułatwić wrastanie tkanek pomiędzy węglowy szkielet, który znacznie później sam ulegnie resorpcji. W pracy przedstawiono wyniki badań wstępnych oddziaływania wody destylowanej na mikrostrukturę kompozytu z osnową ze stopu AZ31, zawierającego otwartokomórkową pianę węglową (Cof) firmy Duocel 100 ppi o porowatości 97%, charakteryzującą się wstęgową budową ścian (RVC). Kompozyt wytworzono metodą infiltracji ciśnieniowej w atmosferze próżni, zgodnie z autorska procedurą. Metodą SEM z EDS charakteryzowano mikrostrukturę wypolerowanej powierzchni kompozytu w stanie wyjściowym i poddanej oddziaływaniu wody destylowanej w czasie od 1 minuty do 4 godzin. Wykazano występowanie dwóch mechanizmów degradacji mikrostruktury wynikających z oddziaływania wody destylowanej z kompozytem. Jeden, charakterystyczny dla stopów magnezu, wystąpił po 1 godzinie ekspozycji. Polegał on na powstawaniu na mikroobszarach osnowy niewielkich początkowo narostów produktów korozji, które z czasem całkowicie pokryły stop magnezu. Drugi obserwowany efekt oddziaływania dotyczył strefy połączenia metal-węgiel szklisty i ujawnił się po bardzo krótkim czasie. Występujące na granicy rozdziału iglaste fazy, zidentyfikowane pośrednio jako węglikowe zawierające aluminium, ulegały postępującej destrukcji. Proces był widoczny w przedziale czasu 1 do 10 minut, po którym dalszych zmian na powierzchni nie obserwowano. Wykazały je dopiero obserwacje przekroju poprzecznego, wskazujące na postępowanie procesu degradacji w głąb materiału. Uzyskane wyniki potwierdziły selektywną korozję kompozytu, ale aplikacja stopu AZ31 wywołuje na granicy emisję produktów gazowych, co wskazuje na celowość użycia w charakterze osnowy innego stopu magnezu.

4

Fabrication of AM50 magnesium matrix composite with titanium particles by stir casting method

Braszczyńska-Malik K. N., Przełożyńska E.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 3

115--119

EN

The paper focuses on the experimental magnesium matrix composite reinforced with Ti particles fabricated by the stir casting method. The main objective of the study was to develop a new type of composites with metallic particles fabricated by a simple and inexpensive casting method. For this purpose, one of the cheapest and most widely used alloys, AM50 (Mg–Al–Mn system), was selected as the matrix alloy. The investigated material was prepared on the basis of the AM50 commercial magnesium alloy with 30 wt % spherical Ti particles. The experimental composite was obtained by introducing Ti particles to the mechanical mixing of the molten magnesium alloy under a protective atmosphere. The prepared composite suspension was gravity cast into a metal mould. Analyses of the AM50-Tip composite microstructure were carried out by light microscopy, scanning electron microscopy (SEM + EDS) and X-ray diffraction (XRD). Brinell hardness of the examined material was also measured. Additionally, the weight fraction of the Ti particles was verified by determining their volume fraction using the linear method. The obtained composite exhibited uniform distribution of the Ti particles within the magnesium matrix alloy. According to the presented results of the investigation, no new phases were revealed by the microstructure observations and XRD techniques. The phase composition of the composite was typical for the used component. The matrix alloy was composed of an α-Mg, α + γ eutectic and Al8Mn5 intermetallic phase.

PL

Głównym celem pracy było wytworzenie materiału kompozytowego na bazie magnezu z cząstkami metalowymi za pomocą taniej i prostej metody odlewania grawitacyjnego. Na osnowę kompozytu wybrano komercyjny stop magnezu AM50 (typu Mg–Al–Mn). Jako fazę zbrojącą zastosowano sferoidalne cząstki tytanu. Zakres badań obejmował analizę mikrostruktury wytworzonego materiału metodami mikroskopii świetlnej, skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM + EDS), rentgenowskiej analizy fazowej (XRD) oraz metalografii ilościowej. Przeprowadzono również pomiary twardości kompozytu sposobem Brinella.

5

Problems fabricating cast magnesium matrix composites with aluminosilicate cenospheres

Kamieniak J., Braszczyńska-Malik K. N.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 4

214--218

EN

The problems with fabricating magnesium matrix composites with aluminosilicate cenospheres were demonstrated. Two casting methods, typical stir-casting and vacuum casting processes were chosen to obtain AZ91 magnesium matrix composites with hollow cenospheres 63÷125 μm in diameter. In both methods, violent reactions between the components precluded the fabrication of the desired composites with undestroyed cenospheres. The main reaction products were oxides and an Mg2Si compound. The creation of a Ni-P coating on aluminosilicate cenospheres (by electroless plating method) in connection with the application of the vacuum casting process allowed the authors to obtain composites with cenospheres not filled by the matrix alloy. The proposed solution contributed to the fabrication of composites characterized by about 60 vol.% uniformly distributed cenospheres and a final material density equal to about 1.16 g/cm3.

PL

Przedstawiono problem z wytwarzaniem kompozytów magnezowych z mikrosferami glinokrzemianowymi. Zastosowano dwie metody odlewnicze, tj. mechanicznego mieszania oraz infiltracji podciśnieniowej, do otrzymania kompozytów na osnowie stopu magnezu AZ91 z pustymi wewnętrznie mikrosferami o średnicy 63÷125 μm. W obu metodach gwałtowne reakcje pomiędzy komponentami uniemożliwiały wytworzenie pożądanych kompozytów z nieuszkodzonymi mikrosferami. Głównymi produktami reakcji były tlenki oraz związek Mg2Si. Wytworzenie warstwy Ni-P na mikrosferach glinokrzemianowych (metodą bezprądowego osadzania) w połączeniu z metodą infiltracji podciśnieniowej pozwoliło na otrzymanie kompozytów z mikrosferami niewypełnionymi stopem osnowy. Proponowane rozwiązanie pozwoliło na wytworzenie kompozytów charakteryzujących się równomiernym rozmieszeniem 60% obj. mikrosfer i końcową gęstością materiału równą około 1,16 g/cm3.

6

Odporność korozyjna kompozytu na osnowie stopu magnezu AM50 umacnianego cząstkami SiC

Kamieniak K., Malik M. A.

Ochrona przed Korozją

|

2012

|

nr 11

495-498

PL

W pracy scharakteryzowano mikrostrukturę kompozytu na osnowie stopu magnezu AM50 zbrojonego cząstkami SiC. Kompozyt zawierający 10% mas. SiC otrzymano na drodze odlewania grawitacyjnego. Porównano odporność na korozję wytworzonego kompozytu z odpornością korozyjną materiału osnowy w środowisku 0,5 mol dm3 NaCl nasyconego Mg(OH)2. Na podstawie pomiarów elektrochemicznych wykazano, że kompozyt AM50/10%SiC ulega korozji z szybkością ok. 100-krotnie większą niż stop AM50. Pomiary szybkości wydzielania wodoru potwierdziły wyniki badań elektrochemicznych.

EN

In present work, the microstructure of the composite based on AM50 magnesium alloy matrix reinforced with SiC particles was characterized. The composite containing 10 wt. % of SiC was fabricated by means of gravity casting. The corrosion resistance of the obtained composite was compared with the corrosion resistance of the matrix alloy in a solution of 0.5 mol dm3 NaCl saturated with Mg(OH)2. The results of performed electrochemical measurements revealed that the corrosion rate of the investigated composite was about two orders of magnitude higher than the corrosion rate of the matrix alloy. This conclusion was confirmed by hydrogen evolution rate measurements.