Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Impact of vibro-compaction on microstructure and properties of aluminium matrix composite with SiC particles

Godzierz Marcin, Olszówka-Myalska Anita, Dudzińska Karolina, Urbiczek Mateusz

Inżynieria Materiałowa

|

2019

|

Vol. 40, nr 6

140--145

EN

In the paper, the effect of vibro-compaction in processing of sintered SiCp – aluminium matrix composite was presented. The composite with 15% vol. of SiCp, obtained with three stages: vibro-compaction with use of different amplitude (0.75 mm, 1.125 mm and 1.5 mm), cold pressing and pressure less sintering. The obtained composites were characterized by porosity measurements, microhardness, quantitative metallography analysis and dry sliding tests. It was proved that the application of chosen compaction method, for powder mixture consisting of powders with different density (Al and SiC), allows to obtain graded structure composite. An increase of SiC particles volume fraction as well as microhardness increase was observed towards the bottom of the sample. The most beneficial effect, in SiCp distribution and microhardness values, was noted for the sample were the amplitude of vibro-compaction was 1.5 mm. Moreover, the tribological examinations showed differences in friction coefficients and mass losses for opposite surfaces of composite samples, due to different SiCp volume fraction across the sample. The vibro-compacted material revealed lower porosity, higher mean value of friction coefficient and lower mass loss comparing to the reference composite.

PL

Głównym obszarem zastosowania kompozytów na osnowie aluminium zbrojonych cząstkami ceramicznymi są skojarzenia ślizgowe i cierne, takie jak grupa tłokowo-cylindrowa maszyn tłokowych i łożyska ślizgowe, a w przemyśle samochodowym klocki hamulcowe, sprzęgła, przekładnie pasowe czy bloki silnika. W wielu elementach nie są wymagane takie same właściwości tribologiczne materiału na całym przekroju lub nie jest technologicznie możliwe uzyskanie ekstremalnie wysokich parametrów użytkowych związanych z dużą zawartością cząstek w całej objętości. W takich przypadkach rozwiązaniem mogą być materiały charakteryzujące się gradientowym rozmieszczeniem cząstek ceramicznych i istnieje wiele koncepcji technologicznych pozwalających uzyskać ten typ mikrostruktury. W pracy przedstawiono możliwość uzyskania metodą metalurgii proszków struktury gradientowej w kompozycie Al–SiCp, dla udziału zbrojenia w mieszaninie wyjściowej 15% obj. Założono, że gradientowe zróżnicowane rozmieszczenie zbrojenia w osnowie powstanie dzięki różnicy gęstości komponentów (Al 2,7 g/cm3, SiC 3,21 g/cm3), podczas zgęszczania wibracyjnego, dzięki bardziej intensywnemu w porównaniu z proszkiem aluminium przemieszczaniu się cząstek SiC w dół formy.

2

Correlations between stereological parameters of carbon componenet and tribological properties of heterophase composites Al-Al2O3+C

Hekner B., Myalski J.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 2

67--73

EN

This paper is an attempt to describe the influence of the stereological properties of the reinforcement on the final material properties. The research was carried out on Al based composites with a heterogeneous reinforcement of Al2O3 and C. Various sizes of the carbon particle component (< 40, 80÷120, 160÷200 and < 200 µm) were applied for material manufacturing. The materials were obtained by high energy ball milling and subsequent hot pressing processes. As a result of the milling stage, a reduction in the compound size was observed. First, the real size of the carbon component, the real amount of carbon on the material surface and other properties were measured by quantitative metallography methods. Then, the correlations between the obtained stereological parameters and the tribological properties were checked. The analysis revealed that the average size of a single carbon particle and the distance between adjacent particles are the most important factors for the tribological properties of Al-Al2O3+C composite design. The larger the size of particles and the greater the distance between the particles resulted in increasing the friction coefficient value. It is related to the homogeneous distribution of the reinforcing component. However, the most surprising effect was discovered during analysis of the areal fraction of C particles. There were no clear correlations between the amount of C particles and the tribological properties. The conducted research revealed which of the analysed parameters are the most valuable for material design and predicting the final properties.

PL

W pracy dokonano oceny wpływu wielkości cząstek umacniających na właściwości tribologiczne. Badania zostały przeprowadzone na kompozytach o osnowie Al umacnianych heterofazowymi cząstkami Al2O3 oraz C. Materiały zostały wytworzone metodami wysokoenergetycznego mielenia w młynach planetarnych oraz prasowania na gorąco, stosując różne frakcje komponentu węglowego (< 40, 80÷120, 160÷200 oraz < 200 µm). W wyniku mielenia wysokoenergetycznego stwierdzono redukcję wielkości cząstek węglowych. W pierwszym etapie badań dokonano oceny podstawowych parametrów stereologicznych wytworzonych materiałów, takich jak udział C na powierzchni materiału czy średnia wielkość cząstki węgla. Następnie dokonano oceny zależności pomiędzy rzeczywistymi wartościami parametrów stereologicznych a właściwościami tribologicznymi badanych materiałów. Przeprowadzona analiza wykazała, że spośród najważniejszych czynników mających wpływ na właściwości tribologiczne kompozytów Al-Al2O3+C należy wymienić średnią wielkość pojedynczej cząstki C oraz odległość między sąsiednimi cząstkami węgla. Zwiększenie średniej wielkości cząstki, jak również jej odległości pomiędzy cząstkami skutkuje wzrostem wartości współczynnika tarcia. Jest to związane z homogenicznym rozmieszczeniem fazy węglowej w objętości kompozytu. Jednakże, najbardziej zaskakujące rezultaty zostały zaobserwowane podczas analizy udziału węgla na powierzchni kompozytu. Przeprowadzona ocena stereologiczna mikrostruktury kompozytu wykazała, które z parametrów mogą być uwzględnione i wykorzystane do określenia parametrów technologii wytwarzania oraz właściwości tribologicznych kompozytu.

3

Effect Of Milling Time On Microstructure Of AA6061 Composites Fabricated Via Mechanical Alloying

Tomiczek B., Pawlyta M., Adamiak M., Dobrzański L. A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

789--793

EN

The aim of this work is to determine the effect of manufacturing conditions, especially milling time, on the microstructure and crystallite size of a newly developed nanostructural composite material with the aluminium alloy matrix reinforced with halloysite nanotubes. Halloysite, being a clayey mineral of volcanic origin, is characterized by high porosity and large specific surface area. Thus it can be used as an alternative reinforcement in metal matrix composite materials. In order to obtain this goal, composite powders with fine microstructures were fabricated using high-energy mechanical alloying, cold compacting and hot extrusion techniques. The obtained composite powders of aluminium alloy reinforced with 5, 10 and 15 wt% of halloysite nanotubes were characterized with SEM, TEM and XRD analysis. It has been proven that the use of mechanical alloying leads to a high degree of deformation, which, coupled with a decreased grain size below 100 nm and the dispersion of the refined reinforcing particles–reinforces the material very well.

PL

Celem niniejszej pracy było określenie wpływu warunków wytwarzania, w szczególności czasu mielenia, na strukturę i wielkość krystalitów nowo opracowanych nanostrukturalnych materiałów kompozytowych o osnowie stopów aluminium wzmacnianych nanorurkami haloizytowymi. Haloizyt, będący minerałem ilastym pochodzenia wulkanicznego, charakteryzuje się dużą porowatością, dużą powierzchnią właściwą, i może stanowić alternatywne wzmocnienie metalowych materiałów kompozytowych. W tym celu przy użyciu wysokoenergetycznego mechanicznego stopowania w młynie kulowym wytworzono rozdrobnione i trwale połączone proszki kompozytowe, które następnie poddano zagęszczaniu na zimno i wyciskaniu na gorąco. Tak opracowane materiały kompozytowe o udziale masowym haloizytowego wzmocnienia 5, 10, 15% zbadano metodami skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej oraz rentgenowskiej analizy fazowej. Stwierdzono, że wywołane mechanicznym stopowaniem silne odkształcenie plastyczne i zmniejszenie rozmiaru ziarna poniżej 100 nm oraz dyspersja haloizytowych cząstek wzmacniających wpłynęła na znaczne umocnienie materiałów kompozytowych.

4

Selected properties of the aluminium alloy base composites reinforced with intermetallic particles

Adamiak M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 14, nr 1-2

43--47

EN

Purpose: The main aim of this work is to investigate two types of intermetallics TiAl and Ti3Al as reinforcement and their influence on selected properties and microstructure of aluminium matrix composites. Design/methodology/approach: Aluminium matrix composites were produced employing the atomised aluminium alloy AA6061 as metal matrix, when as reinforcement TiAl and Ti3Al intermetallics particles were used. The powders were cold pressed and then hot extruded. To evaluate the effect of mechanical milling two types of ball mills were used: a low energy (horizontal ball mill) and a high energy one (eccentric ball mill). Reinforcement contents for both processes 5, 10, 15 % by weight. To determine hardness Vickers tests were performed. Microstructure observations were made by optical microscopy and scanning electron microscopy SEM. Findings: Based on the examinations carried out one can state that the mechanical milling can produce composites powders with homogenous distribution of reinforcement particles. The mechanically milled and extruded composites show finer and better distribution of reinforcement particles what leads to better mechanical properties of obtained products. Research limitations/implications: In order to evaluate with more detail the possibility of applying these composite materials at practical application, further investigations should be concentrated on the interface reaction of the matrix and reinforcing particles during elevated temperature exposition and their influence on mechanical properties. Practical implications: The composites materials produced by this way have shown significant improvement of the mechanical properties in comparision with matrix materials. Good properties of the composites make them suitable for various technical and industrial applications. Originality/value: It should be stressed that the materials as intermetallic compounds with outstanding mechanical properties and good thermal stability were developed making them a powerful material to be used in this kind of composites as the alternative for the reinforcements usually investigated and utilized to the composites materials production - alumina or silicon carbide.