Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Porous ceramic preforms dedicated for local reinforcement subjected to the squeeze casting infiltration process

Dudek P., Darłak P., Długosz P., Fajkiel A.

Problemy Eksploatacji

|

2015

|

no. 3

75--82

EN

An attempt was made to obtain ceramic preforms with different contributions of porosity. Compressive strength tests were carried out to estimate the ability of ceramic preforms to be utilised in the process of squeeze casting for the fabricating of metal matrix composites. The achieved ceramic preforms were subjected to the squeeze infiltration process, and materials with much higher mechanical properties relative to monolithic materials were obtained.

PL

Podjęto próbę uzyskania preform ceramicznych o różnym stopniu porowatości. Przeprowadzono badania ich wytrzymałości na ściskanie w celu określenia możliwości ich zastosowania w procesie otrzymywania kompozytów metalowo-ceramicznych technologią prasowania w stanie ciekłym. Otrzymane preformy poddano infiltracji ciśnieniowej i otrzymano kompozyty o znacząco wyższych właściwościach wytrzymałościowych w stosunku do odlewów monolitycznych.

2

Pianki korundowe do infiltracji metalami i polimerami

Potoczek M., Śliwa R. E., Ligoda J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 11

704--708

PL

Kompozyty metalowo-ceramiczne, a także polimerowo-ceramiczne o strukturze infiltrowanej charakteryzują się unikalną przestrzenną strukturą wzajemnie przenikających się szkieletów fazy metalowej lub polimerowej i fazy ceramicznej. Najczęstszym sposobem wytwarzania tego typu kompozytów jest infiltracja ciekłego metalu lub polimeru do porowatej kształtki ceramicznej. Do infiltracji ciekłymi metalami lub polimerami zastosowano piankowe kształtki korundowe (α-Al2O3), wytworzone metodą żelowania spienionej zawiesiny (ang. gelcasting of foams). W procesie infiltracji ciśnieniowej stopu AlMg5 do pianki korundowej uzyskano kompozyt metalowo-ceramiczny (AlMg5/Al2O3) o strukturze infiltrowanej charakteryzujący się pełnym wypełnieniem komórek pianki przez metal i dobrym przyleganiem na granicy faz ceramika/metal. Stwierdzono, że kompozyt AlMg5/Al2O3 w porównaniu do stopu AlMg5 może osiągać wyższe wartości naprężeń ściskających. Wytworzono także kompozyty korundowo-polimerowe o osnowie z pianki ceramicznej, stosując jako wypełnienie elastyczny poliuretan oraz żywicę epoksydową. Stwierdzono, że kompozyt żywica epoksydowa/pianka korundowa w porównaniu do pianki korundowej może osiągać wyższe wartości naprężeń ściskających, a kompozyt poliuretan/pianka korundowa większe odkształcenia nie powodujące zniszczeń.

EN

Metal-ceramic composites or polymer-ceramic composites are characterized by a unique spatial structure of interpenetrating phase being metal or polymer and ceramic phase. The most common method for manufacturing such composites is the infiltration of molten metal, or polymer into porous ceramics. In this paper the alumnia foams (α-Al2O3) manufactured by gelcasting of foams method were used as proforms for metal or polymer infiltration. A direct pressure infiltration process was used to infiltrate the alumina foams with an AlMg5 alloy resulting in an interpenetrating microstructure. Due to the open cell structure of the Al2O3 foams, macropores in alumina preform were completely filled by metal. Microstructural characterization of the composites revealed a special topology of skeleton and good integrity of metal/ceramic interface. It was found that AlMg5/Al2O3 composites were characterized high compression strength, better than an AlMg5 alloy. Polymer- ceramics composites were also manufactured in the process of infiltration of a polyurethane or epoxy resin into alumina foams. It was found that epoxy/alumina foams composites were characterized high compression strength, better than the alumina foam as well as the polyurethane/alumina foams composites were characterized by ability to achieve large deformation.

3

Badanie odporności kompozytów metalowo-ceramicznych na kruche pękanie przy użyciu próbek kompaktowych (CT)

Szymczak T., Kowalewski Z. L.

Transport Samochodowy

|

2012

|

z. 3

119--131

PL

W artykule omówiono wybrane zagadnienia z zakresu mechaniki pękania dotyczące wyznaczania współczynnika intensywności naprężenia i jego krytycznej wartości (KIC). Zaprezentowano projekt zminiaturyzowanej próbki kompaktowej (CT) o wymiarach czterokrotnie mniejszych niż jej wersja standardowa. Zamieszczono wyniki z badań odporności na kruche pękanie materiałów kompozytowych wytworzonych na bazie odlewniczego stopu aluminium 44200 z różną zawartością Al2O3. Analiza rezultatów przeprowadzonych testów wykazała brak wpływu udziału Al2O3 i jego postaci, tj. włókien bądź cząstek, na zmianę krytycznej wartości współczynnika intensywności naprężenia.

EN

Selected aspects of fracture mechanics focused on determination of the stress intensity factor and its critical values denoted as KIC are presented in the paper. A design of compact tension (CT) specimen four times smaller than typical one is shown. The results from testing of composites made on the basis of 44200 cast aluminium alloy with different content of Al2O3 are presented. An analysis of experimental data showed a negligible influence of Al2O3 contribution and its form, i.e. fibres and particles, on critical values of the stress intensity factor.

4

Modelowanie struktury geometrycznej i wytrzymałości na ściskanie pianek ceramicznych przeznaczonych do infiltracji ciekłymi metalami

Potoczek M., Śliwa R. E., Pęcherski R., Nowak Z., Nowak M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2011

|

R. 56, nr 11

594-597

PL

Kompozyty metalowo-ceramiczne o strukturze infiltrowanej charakteryzują się unikatową przestrzenną strukturą wzajemnie przenikających się szkieletów fazy metalowej i fazy ceramicznej. Najczęstszym sposobem wytwarzania tego typu kompozytów jest infiltracja roztopionego metalu do porowatej kształtki ceramicznej. W niniejszej pracy zastosowano piankowe kształtki korundowe (Al2O3), wytworzone nową metodą otrzymywania ceramiki porowatej, którą jest żelowanie spienionej zawiesiny (ang. gelcasting of foams). W projektowaniu właściwości mechanicznych pianek ceramicznych przeznaczonych do infiltracji roztopionymi metalami, a także w badaniach właściwości mechanicznych kompozytów w postaci pianki ceramicznej infiltrowanej metalem powstaje potrzeba odtworzenia struktury ceramicznego szkieletu kompozytu. W tym celu opracowano numeryczny model struktury piankowej odzwierciedlający jej rzeczywistą budowę, która charakteryzuje się rozrzutem wartości średnic komórek wokół wielkości średniej i występowaniem zwartych obszarów fazy polikrystalicznej w lukach między komórkami o kształcie kulistym. Porównano wyniki doświadczalne dla próby ściskania pianki korundowej z wynikami obliczeń symulacji numerycznej z zastosowaniem MES. W procesie infiltracji ciśnieniowej stopu AlMg5 do pianki korundowej uzyskano kompozyt metalowo-ceramiczny (AlMg5/Al2O3) o strukturze infiltrowanej charakteryzujący się pełnym wypełnieniem komórek pianki przez metal i dobrym przyleganiem na granicy faz ceramika/metal.

EN

More recently, interest has arisen in composites where both phases are continuous, resulting in an interpenetrating microstructure. One method to achieve such a microstructure is the infiltration of a molten metal into a porous ceramic body called a preform. In order to obtain the porous alumina material (Al2O3) a new method of manufacturing of porous ceramics known as "gelcasting of foams" was applied. For better understanding the mechanical properties of ceramic foams and metal-ceramic interpenetrating composites, numerical model of ceramic foams is needed. In this work we present a numerical model of real foam with different cell sizes and dense struts between them. Using the numerical foam model the simulation measurements where the foam was sandwiched between two plates perpendicular to the z-axis and a force was applied parallel to the z-axis were performed. The compression in z-direction was estimated. The simulation results showed good agreement with real compression tests. A direct pressure infiltration process was used to infiltrate the preforms with an AlMg5 alloy resulting in an interpenetrating microstructure. Due to the open cell structure of the Al2O3 foams, macropores in alumina preform were completely filled by metal. Microstructural characterization of the composites revealed a special topology of skeleton and good integrity of metal/ceramic interface.

5

Properties of water-based slurries for fabrication of ceramic-metal composites by slip casting method

Gizowska M., Konopka K., Szafran M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 4

1105-1110

EN

The main advantage of ceramic-metal composites is the increase of fracture toughness of the brittle ceramic matrix. The slip casting method gives the possibility to obtain products of complicated shapes without green machining.In the work results concerning colloidal and rheological aspects of ceramic-metal composite fabrication via the slip casting method are presented. Slurry consisted of ceramic (?-Al2O3) and nickel powder suspended in water with addition of deflocculants composition (citric acid and diammonium citrate), surface-active agents and binder. Ceramic and metallic powders show great differences in electrokinetic behavior, which cause that the heteroflocculation effect in the suspension can take place. In order to investigate the particles interaction characteristics, the zeta potential of each powder was examined. The zeta potential measurements were performed for diluted suspensions as a function of pH. Rheological measurements of the slurries were performed. Although surface of alumina was modified, so that the electrokinetic behavior resembled one of nickel, it turned out that the presence of nickel particles has great influence on the slurry properties. The change of rheological properties for slurries containing nickel particles results probably from strong interaction between alumina and nickel particles.

PL

Do korzystnych cech ceramiki można zaliczyć dużą twardość, sztywność, odporność na ścieranie oraz niską gęstość. Jednak kruchość tych materiałów ogranicza obszar ich zastosowania. Jedna z metod zwiększenia odporności na kruche pękanie jest realizowane poprzez wprowadzenie plastycznych cząstek metalu do osnowy ceramicznej. Przedstawiono wyniki badań właściwości mas lejnych do otrzymywania kompozytów o osnowie z tlenku glinu z rozproszonymi cząstkami niklu metodą odlewania z mas lejnych na bazie proszków metalicznego i ceramicznego. W skład mas lejnych wchodziła mieszanina proszku tlenku glinu i niklu oraz układ upłynniaczy, środek powierzchniowoczynny i spoiwo. Materiały wykorzystane w badaniach charakteryzują się dużą różnicą ich właściwości elektrokinetycznych, przez co w ich mieszaninie może dochodzić do efektu heteroflokulacji (przyciągania się elektrostatycznego cząstek o różnego rodzaju i o róznym ładunku). W niniejszej pracy przedstawiono opis zjawisk elektrokinetycznych występujących w układzie tlenek glinu i nikiel na podstawie pomiarów potencjału zeta zarówno w wodzie, jak i w roztworze upłynniaczy stosowanych w masie lejnej. Ponadto przeprowadzono badania własciwości reologicznych w celu określenia wpływu obecności cząstek metalicznych w masie lejnej na właściwości zawiesiny. Wprowadzane do masy lejnej środki upłynniające modyfikują powierzchnie tlenku glinu minimalizując aglomeracje cząstek związaną z efektem heteroflokulacji. Pomimo to zaobserwowano znaczny wpływ obecności cząstek niklu na właściwości reologiczne mas lejnych.

6

Notch behavior and fatigue life predictions of discontinuously reinforced MMCs

Uygur I.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 1

109-115

EN

In this study, three notch geometries were assessed with different stress concentration factors. The severity of a notch increased with the stress concentration, hence the fatigue lives dramatically reduced due to increasing stress concentration factor. Fatigue life predictions for the notch geometries have been performed by using a critical strain life approach. It is shown that the model provides a reasonable fatigue life estimation for various notch geometries, volume fraction, and reinforcement particle size of the Al metal matrix composites. Typical crack initiation sites related with the particle clusters, large particles, and intermetallic particles. Although, crack propagation in the reinforced alloy occurred predominantly in the matrix material, SiC particles (SiCp) played a significant role in influencing the crack path.

PL

W pracy, badano trzy geoemetrie karbu w powiązaniu z różnymi współczynnikami koncentracji naprężeń. Wielkość pęknięcia rosła z koncentracją naprężeń, a tym samym wytrzymałość zmęczeniowa była drastycznie obniżona ze względu na zwiększony współczynnik koncentracji naprężeń. Przewidywania trwałości zmęczeniowej dla różnych geometrii karbu zostały wykonane przy użyciu krytycznego czasu odkształcenia. Pokazano, że model umożliwia wystarczające szacowanie trwałości zmęczeniowej dla różnych geometrii karbu, frakcja objętości, i wielkości cząstek zbrojenia aluminiowych kompozytów metalowo-ceramicznych. Typowe miejsca inicjacji pęknięcia związane były z klastrami cząstek, dużymi cząstkami, i cząstkami intermetalików. Pomimo, że pęknięcia w kompozycie miały miejsce głównie w materiale matrycy, cząsteczki (SiCp) odegrały znaczną rolę w kształtowaniu ścieżki pęknięcia.

7

Próba wytworzenia kompozytu na osnowie Cu[sub]xAl[sub]y zbrojonego cząsteczkami Al2O3 przy pomocy procesu mechanosyntezy

Reguła T., Darłak P., Tchórz A., Lech-Grega M.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2010

|

T. 50, z. 1

29-35

PL

W niniejszej publikacji przedstawiono próbę wykorzystania procesu mechanochemicznej syntezy do otrzymywania kompozytów na osnowie związków międzymetalicznych Cu-Al zbrojonych homogenicznie rozmieszczoną ceramiką AI2O3. W tym celu, wykorzystano wysokoenergetyczny młyn kulowy, w którym przeprowadzono reakcję redukcji malachitu Cu2(OH)2CO3, sproszkowanym metalicznym Al[sup]0. Otrzymane w ten sposób materiały poddano badaniom przy pomocy dyfrakcji rentgenowskiej XRD oraz mikroskopii SEM. Wykazano, że możliwe jest otrzymywanie kompozytu opartego na osnowie związku międzymetalicznego Cu9AI4 zbrojonego AI2O3, w skutek szeregu reakcji chemicznych indukowanych bodźcami mechanicznymi.

EN

The study describes the attempts to use a mechanochemical synthesis in the fabrication of composites based on Cu-Al intermetallic compounds reinforced with homogeneously distributed ceramic AI2O3 phase. For this purpose, a high-energy ball mill was used to obtain the reaction of malachite reduction Cu2(OH)2CO3 with powdered aluminium Al[sup]0. The aim was to produce, besides the (AI2O3) ceramic phase, intermetallic CuxAly phases. Thus obtained materials were subjected to examinations by X-ray diffraction technique (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). It has been proved that it is possible to fabricate a composite based on the intermetallic Cu9AI4 compound reinforced with AI2O3, as a result of numerous chemical reactions induced by various stimuli of strictly mechanical nature.

8

Kompozyty metalowo-ceramiczne wytwarzane przez infiltrację ciśnieniową metalu do ceramicznej preformy o budowie piany

Potoczek M., Śliwa R. E., Myalski J., Śleziona J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

R. 54, nr 11

688-692

PL

Jednym ze sposobów poprawy właściwości użytkowych metali w przemyśle lotniczym jest zastępowanie tych tworzyw kompozytami metalowo-ceramicznymi. Już od wielu lat produkowane są kompozyty zbrojone fazą ceramiczną w postaci cząstek lub włókien. Jednak w tego typu kompozytach faza ceramiczna nie jest fazą ciągłą. Niniejsza praca poświęcona jest wytwarzaniu kompozytów metalowo-ceramicznych (AlCu5/Al2O3) o strukturze infiltrowanej charakteryzującej się wzajemnym przenikaniem szkieletów obydwu faz. Preformy ceramiczne (Al2O3) do infiltracji roztopionymi metalami wytworzono nową metodą otrzymywania wysokoporowatej ceramiki, którą jest żelowanie spienionej zawiesiny (ang. gelcasting of foams). Preformy ceramiczne o budowie piany o porowatości w zakresie 60-90 % charakteryzowano pod względem wytrzymałości mechanicznej i przepuszczalności fazy ciekłej. Wytrzymałość mechaniczna i przepuszczalność fazy ciekłej określają przydatność ceramiki porowatej do procesu infiltracji ciśnieniowej roztopionymi metalami. W procesie infiltracji ciśnieniowej stopu AlCu5 do pianek Al2O3 o porowatości 88 % uzyskano kompozyty metalowo-ceramiczne o strukturze infiltrowanej charakteryzujące się pełnym wypełnieniem sferycznych makroporów preformy ceramicznej przez metal i dobrym przyleganiem na granicy faz ceramika-metal.

EN

In order to enhance the useful properties of metals in aerospace applications the replacement of these materials by metal matrix composites is used. Traditionally, most work in this sector has focused on particle- or fiber reinforced composites where the ceramic phase is not continuous. This work presents aluminium alloy-alumina (AlCu5/Al2O3) composites, where both phases are interpenetrating throughout the microstructure. Ceramic preforms were produced by a new method of manufacturing of porous ceramics known as gelcasting of foams. The obtained ceramics foams with porosity in the range 60-90 % were characterized in terms of the mechanical compression and flexural strengths and water permeability. A balance between flow resistance and mechanical strength has to be found and preforms with porosity of 88 % have chosen for metal infiltration. A direct pressure infiltration process (3 MPa) was used to infiltrate the preforms with AlCu alloy resulting in an interpenetrating microstructure.

9

Ceramika porowata do infiltracji metalami wytwarzana metodą żelowania spienionej zawiesiny

Potoczek M., Myalski J., Śleziona J., Śliwa R. E.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

Vol. 30, nr 6

536-539

PL

Kompozyty metalowo-ceramiczne o strukturze infiltrowanej charakteryzują się unikalną przestrzenną strukturą wzajemnie przenikających się szkieletów fazy metalowej i fazy ceramicznej. Praktycznie jedynym sposobem wytwa-rzania tego typu kompozytów jest infiltracja roztopionego metalu do poro-watej kształtki ceramicznej zwanej preforO. W niniejszej pracy zastosowa-no preformy z ceramiki korundowej (a-Al23) o budowie piany, wytworzone nową metodą otrzymywania ceramiki porowatej, którą jest żelowanie spie-nionej zawiesiny (ang. gelcasting offoams). Metoda żelowania spienio-nej zawiesiny umożliwia wytwarzanie ceramiki o porowatości w zakresie 60+95%. Jej zaletą jest wyższa wytrzymałość mechaniczna w porównaniu z wytrzymałością wysokoporowatej ceramiki otrzymywanej dotychczas najpopularniejszą techniką, którą jest osadzenie ceramicznej masy lejnej na spienionym podłożu polimerowym (ang. polymeric sponge method). Po procesie spiekania (1550°C, 2 h), preformy korundowe przeznaczo-ne do infiltracji ciekłym metalem charakteryzowały się występowaniem sferycznych makroporów (komórek piany) o średnicy modalnej 450 um, połączonych ze sobą okienkami na ściankach komórek piany o średnicy mo-dalnej 122 um. Gęstość pozorna porowatych kształtek korundowych wyno-siła 0,468 g/cm3, a porowatość całkowita 88%. Udział porów zamkniętych wynosił mniej niż 1%. Wytrzymałość mechaniczna na ściskanie porowatych kształtek korundowych wynosiła 5,1 MPa, a wytrzymałość na zginanie 3,5 MPa. Obecność okienek na ściankach komórek piany powodowała, że preformy charakteryzowały się wysoką przepuszczalnością fazy ciekłej rów-ną 2-10-10 m2. W procesie infiltracji ciśnieniowej stopu AlCu5 do porowatych kształtek korundowych uzyskano kompozyty metalowo-ceramiczne o strukturze in-filtrowanej, charakteryzujące się pełnym wypełnieniem sferycznych makro-porów preformy ceramicznej przez metal i dobrym przyleganiem na granicy faz ceramika-metal.

EN

Morę recently, interesthas arosen in composites where both phases are conti-nuous, resulting in an interpenetrating microstructure. One method to achive such a microstructure is the infiltration of a molten metal into a porous ce-ramic body colled a preform. In order to obtain the porous alumina materiał (a-Al2O3) a new method of manufacturing of porous ceramics known as "gel-casting of foams" was applied. In Table 1 the results of apparent density, % of theoretical density, open and total porosity of alumina foams are presen-ted. Figurę 1 presents SEM observations of alumina foams. The alumina fo-ams were typically composed of aproximately spherical cells interconnected by circual windows. Figure 2 is the comparison of the associations among spherical pores for the cellular ceramics obtained by two different techniques: (a) gelcasting of foams, and (b) polymeric sponge method. The presence of densified struts is the main microstructure difference between the gel-casting technique and the polymeric sponge method. Figure 3 is the inter-po-re connection (window) size distribution of the alumina gelcast foam, while Figure 4 is the spherical pore (celi) size distribution. The mode window diameter was found to be 122 (im, while the modę celi diameter was 450 (im. In Table 2 the results of water permeability measurements as well as the results of compressive and fluxural strengths of alumina foams are presented. The data in Table 2 show that the alumina foam ensures high mechanical strength and high permeability The gelcast alumina foams were used as preforms for AlCu5 alloy infiltration by pressure technique. Figure 5 shows the microstructure of the AlCu5/ A12O3 interpenetrating composite obtained by pressure infiltration of metal into porous A12O3 preform. Macropores in the alumina preform were com-pletely filled by metal.

10

Niektóre aspekty wiercenia mikrootworów w kompozytach aluminiowo-ceramicznych

Kudła L.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2004

|

Vol. 24, nr 2

19-28

PL

Wiercenie otworów o średnicach mniejszych niż l mm w kompozytach ze stopów Al zawierających fazę ceramiczną w postaci twardych i ostrych ziaren stwarza problemy obróbkowe wynikające z dużego zróżnicowania właściwości składników materiału obrabianego. Ziarna fazy wzmacniającej powodują bardzo intensywne ścieranie powierzchni i krawędzi miniaturowych wierteł. Osnowa natomiast jest miękka i plastyczna, co jest przyczyną powstawania zjawiska adhezyjnego oblepiania narzędzi materiałem stopu podstawowego. Oddziaływanie mechaniczne ostrzy skrawających na ziarna wywołuje ich przemieszczanie i kruszenie. Morfologia formowanych wiórów zależy zarówno od charakterystycznych właściwości kompozytu, jak i od warunków skrawania.

EN

Drilling of holes with diameter of less than 1 mm in Al-alloys composites, which contain reinforcing phase made of hard and sharp ceramic grains is difficult, because of a considerable diversification of properties of the material components. The hard ceramic particles caused very intensive abrasive wear of surfaces and edges of the miniature tools. On the other hand, the action of the tool involved the replacement and the crushing of the grains. The matrix alloy is soft and plastic, what is the reason of an agglutination effect of the tool cutting part. Shapes of the chips produced by the drilling depend on particular properties of the investigated composites and on cutting conditions.

11

Struktura i właściwości kopozytowych powłok ochronnych wykonywanych metodą natryskiwania gazoproszkowego

Chmielewski T.

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 6

92-95

PL

Przedstawiono metodę proszkowego płomieniowego natryskiwania powłok metalicznych i metaliczno-ceramicznych. Opisano sposoby i znaczenie przygotowania powierzchni pod natryskiwane warstwy. Wskazano podstawowe parametry procesu płomieniowego natryskiwania proszkowego wraz z przykładowym schematem typowego urządzenia (rys. 1). W części poświeconej badaniom mikroskopowym przedstawiono przekroje poprzeczne natryśnietych powłok wraz z podłożem. Na rysunku 2 pokazano mikrostrukturę warstwy natryskiwanej płomieniowo Ni,Cr,B,Si+Al2O3-SiO2, 500x. Rysunek 3 obrazuje mikrostrukturę warstwy natryskiwanej płomieniowo proszkiem Eutalloy TungTec o składzie chemicznym 60% WC, 20% Ni, 7% Cr, 6% Fe, 4% Si, 100x. Na rysunku 4 pokazano mikrostrukturę warstwy natryskiwanej płomieniowo Ni,Cr,B,Si+40% WC, 500x. Rysunek 5 przedstawia mikrostrukturę warstwy natryskiwanej płomieniowo Ni,O,B,Si+10% Al2O3, 200x. Następnie pokazano rozkłady mikrotwardości dla powłok zaprezentowanych na rysunkach 2 i 5.

EN

This paper presents the application of powder gas spraying method for the production of metal and metal-ceramic coatings. The role and methods of the surface preparation has been outlined. The main parameters of the gas spraying method have been identified for typical equipment system (Fig. 1). The results of microstructure examination arc shown in the form of cross-section pictures of sprayed coatings and substrates. Figure 2 shows the microstructure of Ni,Cr,B,Si+Al2O3-SiO2 layers obtained by the gas spraying method. Figure 3 presents the microstructure of sprayed layer made of Eutalloy TungTec powder (60% WC, 20% Ni, 7% Cr, 6% Fe, 4% Si). Figures 4 and 5 are showing gas sprayed Ni,Cr,B,Si+40% WC and Ni,Cr,B,Si+10% Al2O3 layers. Also, the results of microhardness measurements of produced coatings are summarized in Figures 6 and 7.

12

Otrzymywanie kompozytów metalowo-ceramicznych metodami plazmowymi

Włosiński W., Chmielewski T.

Kompozyty

|

2001

|

R. 1, nr 1

7-11

PL

Przedmiotem przedstawionych wyników badań są warstwy kompozytowe charakteryzujące się odpornością na utlenianie w wysokich temperaturach, podwyższoną twardością, jednorodną strukturą, odpornością na szoki termiczne i dobrą współpracą ze szkłem w czasie prasowania. Do badań zostały przyjęte urządzenia plazmowe do napawania i natryskiwania. Wytypowano następujące składy chemiczne nanoszonych plazmowo warstw: 1. a podłożu ze stali 3H13 warstwa Cr (napawanie plazmowe), 2. na podłożu ze stali 3H13 warstwa Cr - 90%, Al2O3 -10% (napawanie plazmowe), 3. na podłożu ze stali 3H13 warstwa Cr - 70%, CrxCy - 30% (napawanie plazmowe), 4. na podłożu ze stali 3H13 warstwa NiCr-50%, CrxCy - 40%, NiAl -10% (natryskiwanie plazmowe). Wszystkie uzyskane warstwy kompozytowe charakteryzują się podwyższoną twardością, średnio 400 uHV100 przy twardości podłoża około 250 uHV100. Warstwy kompozytowe wykonane metodą plazmowego napawania charakteryzują się jednorodną strukturą oraz wysoką odpornością na utlenianie w temperaturze do 8OO°C. W referacie zostaną przedstawione wyniki badań mikrotwardości struktury oraz rozkłady liniowe i powierzchniowe pierwiastków osnowy i wprowadzonych umocnień. Celem inżynierskim prowadzonych badań jest opracowanie powłok kompozytowych na formy do prasowania szkła.

EN

This paper presents the results of the investigations of composite layers, with short characteristic of those layers. One chose following chemical compositions of layers: 1. Base-3H13/ Coat-Cr (PTA), 2. Base-3H13/ Coat-Cr - 90%, AI2O3 -10% (PTA), 3. Base-3H13/ Coat-Cr -70%, Crx,Cy - 30% (PTA), 4. Base-3H13/ Coat-NiCr - 50%, Crx,Cy - 40%, NiAl -10% (plasma spraying). In the investigations we used two plasma methods: Spraying and Plasma Transferred Arc (PTA). In all obtained layers, the microhardness increased to average 400 uHV100. The microhardness of base metal is about 250 uHV100. Composite layers made by plasma transferred arc (PTA) method characterise homogeneous structure and high resistance to oxygenation in temperature to 800°C. This paper presents results of the investigations by optical microscopy, scanning microscopy, linear and surface analysis of distributions of elements in matrix and in reinforcement, microhardness tests. The aim of those investigations is the elaboration of composite coats on forms to pressing glasses.

13

Kompozyt ceramika Al2O3-stop Ni-Fe-Cr do łączenia ceramiki z metalami

Barlak M.

Kompozyty

|

2001

|

R. 1, nr 1

12-15

PL

Przedstawiono wstępne badania nad kompozytem ceramiczno-metalowym, który może być zastosowany jako warstwa przejściowa w połączeniach ceramiki Al2O3 z metalami. Do wytworzenia kompozytu wykorzystano proszki ceramiki Al2O3 i stopu Inconel 718. Badania dotyczą trzech różnych składów chemicznych kompozytu, tj. 25%Al2O3-75% 718, 50% Al2O3-50% 718 i 75%Al2O3-25% 718 (udziały objętościowe). Docelowe wytworzenie gradientowej warstwy złącza (na bazie trzech warstw o wymienionych wyżej składach) powinno przyczynić się do dodatkowego wzrostu wytrzymałości mechanicznej złącza ceramiczno-metalowego (także w podwyższonych temperaturach).

EN

The paper presents the first results of the investigations of Al2O3 ceramic - Inconel 718 alloy composite (25%AI2O3-75% 718, 50%Al2O3-50% 718 and 75%Al2O3-25% 718 by volume) in Welding Department of Warsaw University of Technology. In the investigations we use the powders of alumina (Fig. 1) and the powders of 718 (Fig. 2). Fig. 3 shows the first model of ceramic-metal joint. The first investigations concerned the sintering process of each layer (process conditions - temperature: 115O°C, time: 30 min, vacuum: 5x10-5 Tr, pressure: 200 kG, the diameter of samples: 10 mm and initial height of samples: 11,9 mm). During the sintering process stepped out the contraction of each layer (Fig. 4). The value of the contraction presents Fig. 5. The difference of the bulk density and material density is the reason of the contraction (Table 1). The composite mikrostructure after sintering process presents Fig. 6. The microhardness of each layer was calculated by means of the formula [4]. The average microhardness of Al2O3 ceramic is 800 uHV100 and the average microhardness of 718 alloy is 220 uHV100 (table 2). The calculation result shows Fig. 7. Figure 8 presents the joint of Al2O3 ceramic substrate/75% Al2O3-25% 718 layer. Fig. 9 shows the crack in ceramic substrate and Fig. 10 shows ,,lensshape" crack of ceramic substrate. On the ground of the investigations we can state, that: the obtaining of Al2O3 ceramic-718 alloy composite is possible, the contraction of each layer is during sintering process, the bulk density of materials is twice and three times smaller like solid material, each layers have homogeneous microstructure, good sintering degree without the porosity, the obtaining of correct Al2O3 ceramic substrate/75%Al2O3-25% 718 layer joint is possible. The next investigations will include: the investigation by scanning microscopy, X-ray diffraction, the analysis of the distribution of elements, the production of correct ceramic--gradient layer-metal joint and its optimisation (dimensions, chemical composition), the investigations of the boundaries, the investigations of mechanical strength, the trial of application.

14

Formowanie się warstw pośrednich w kompozytach metalowo-ceramicznych i ich złączach

Pietrzak K.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

1998

|

z. 170

3-118

PL

Na tle informacji z najnowszej literatury przedstawiono wyniki prac własnych dotyczących otrzymywania kompozytów metalowo-ceramicznych włókno węglowe-miedź (CuCrl + 20% obj. włókien węglowych i CuZrl + 20% obj. włókien węglowych) przy użyciu techniki zgrzewania objętościowego i wylewania folii, ich charakterystyki oraz opracowane metody łączenia kompozytów metalowo-ceramicznych z innymi materiałami, w funkcji zachowania ich właściwości wyjściowych i wytrzymałości złącza. Przedstawiono opracowane przez autorkę modele złączy formujacych się pomiędzy kompozytami ( włókno węglowe-miedź, stop aluminium-włókno AI203 CU-W ) i metalami lub ich stopami w procesach zgrzewania dyfuzyjnego ( temperatura procesu poniżej 850°C, wytrzymałość złączy na ścinanie ok. 129 MPa ), lutowania w próżni ( temperatura procesu poniżej 780°C, wytrzymałość złączy na ścinanie około 125 MPa ) i klejenia ( temperatura procesu poniżcj 180°C, wytrzymałość złączy na ścinanie ok. 31 MPa ) a także spec- jalny współczynnik, który może być przydatny do charakterystyki zmian struktury w obszarze złącza. Udowodniono, że formowanie się warstw pośrednich zarówno w samych kompozytach-pomiędzy matrycą i wzmocnieniem, jak i w złączach pomiędzy kompozytami i innymi materiałami, jest sterowane przez te same zjawiska fizyczne i chemiczne, a w szczególności przez dyfuzję. Praca ma charakter monografii.

EN

The latest bibliographical sources constitute the background against which the author of the monograph presents her own findings concerning: obtaining CuCrl - based materials containing 20 vol.% of carbon fibres, CuZrl - based materials containing 20 vol.% of carbon fibres by means of volumetric bonding and foil casting, their characteristics and, above all, the development of methods for joining metal matrix composites with other materials, in the function of maintaining their initial properties and strength of a joint. The monograph also presents the joint models developed by the author, which form between composites ( copper-carbon fibre, the alloy of aluminium-alumina fibre, Cu-W ) and metals or their al!oys in the processes of diffusion bonding ( process temperature below 850°C, shear strength of joints about 129 MPa ), vacuum brazing ( process temperature below 780°C, shear strength of joints about 125 MPa ), and adhesion ( process temperature below 180°C, shear strength of joints about 31 MPa ), as well as a specific coefficient which can be useful for structure change characteristics in the joint area. lt has been proved in the monograph that the formation of the interface layers, both in composites themselves - between the matrix and the reinforcement, and in the joints - between composites and other materials, is determined by the same physical and chemi