Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wear resistance of composites with Mg–Zn–RE–Zr alloy matrix and open-celled carbon foam

Godzierz Marcin, Olszówka-Myalska Anita, Wrześniowski Patryk

Inżynieria Materiałowa

|

2019

|

Vol. 40, nr 2

46--52

EN

In this article, a magnesium matrix composite, reinforced with open-celled carbon foam and fabricated by pressure infiltration method, was examined. The main problem analysed was the usefulness of two commercial magnesium alloys RZ5 and ZRE1 as matrices in terms of composite tribological properties. Results of composite microstructure examinations by LM and SEM with EDS, porosity and hardness measurements were presented, and wear resistance in a dry friction conditions was characterized by a pin–on–disc method. The friction coefficient, the mass loss of sample and cast iron countersample, and wear trace depth were measured, as well as the mechanism of wear was examined by SEM observations of the wear traces. Obtained results show good infiltration of open-celled carbon foam and microstructural effects at an interface similar to the particulate and fibrous composites of C–Mg systems. Differences in wear resistance, dependent on applied matrix alloy, were revealed, and the ZRE1 magnesium alloy was indicated as more favourable, due to a composite lower friction coefficient, less mass lost, and wear trace depth. The wear of open-celled carbon foam was regular and without cracks in the reinforcement, fragmentation, or pulling out.

PL

Kompozyty z osnową ze stopów lekkich, głównie aluminium, zbrojone otwartokomórkowymi pianami ceramicznymi, najczęściej z Al2O3, są obecnie przedmiotem prac o charakterze technologicznym i poznawczym. Takie rozwiązanie pozwala uniknąć segregacji zbrojenia, co może mieć miejsce w przypadku aplikacji w kompozytach metalowych cząstek bądź włókien. Jednak oprócz znanej kwestii oddziaływania fizykochemicznego metal–zbrojenie pojawia się nowy problem technologiczny — prawidłowa infiltracja piany metalem. Obydwa zagadnienia są bezpośrednio związane z doborem składu chemicznego stopu, gdyż stopy przydatne jako samodzielne tworzywo konstrukcyjne mogą być w kompozytach zupełnie nieużyteczne. W artykule zaprezentowano nowy materiał kompozytowy, w którym zbrojenie stanowiła otwartokomórkowa piana węglowa (Cof), a osnowę dwa konwencjonalne, odlewnicze stopy magnezu RZ5 i ZRE1 zawierające metale ziem rzadkich RE. Rolą komponentu węglowego w takim materiale, podobnie jak w przypadku aplikacji cząstek węgla szklistego i włókien węglowych krótkich, jest m.in. zmiana właściwości tribologicznych. Celem pracy była charakterystyka wytworzonego w Politechnice Śląskiej metodą infiltracji ciśnieniowej kompozytu zawierającego otwartokomórkową pianę węglową o takiej samej geometrii i dwa różne stopy osnowy z układu Mg–Zn–RE–Zr. Charakterystyka objęła głównie mikrostrukturę i badania tribologiczne w warunkach tarcia suchego. Na jej podstawie wskazano, który spośród zastosowanych stopów jest korzystniejszy z punktu widzenia zużycia kompozytu.

2

The interaction characteristics of liquid magnesium and selected magnesium alloys with open-celled glassy carbon foams

Godzierz M., Olszówka-Myalska A., Wrześniowski P.

Inżynieria Materiałowa

|

2018

|

Vol. 39, nr 2

61--67

EN

In the article, the problem of infiltration of open-celled carbon foams by magnesium of technical purity and three cast magnesium alloys, AZ31, RZ5 and ZRE1, has been analysed. This issue is important due to a potential application of open-celled carbon foams (Cof) as a component in magnesium matrix composites. In the experiments, glassy carbon foams of porosity 20, 45 and 80 ppi were applied and the pressureless infiltration effects at 700°C in air atmosphere with proper flux protection as well as in argon atmosphere were studied. The macrostructure of the samples formed from component couples was characterized and the microstructure was examined with the LM and SEM methods. The obtained results confirm most of the literature data focused on the measurements of the carbon wettability by magnesium and indicate that spontaneous infiltration of carbon foams by magnesium is an ineffective and external force, i.e. a positive threshold pressure will be necessary in order to fabricate the composite.

PL

Rozwój technologii wytwarzania materiałów węglowych charakteryzujących się zespołem korzystnych właściwości w podwyższonej temperaturze sprawił, że zakres ich aplikacji jest coraz szerszy. Wśród tych materiałów występują ultralekkie otwartokomórkowe piany z węgla szklistego zbudowane z komórek o różnej wielkości, połączonych tzw. oknami. Doniesienia literaturowe i badania własne wykazały, że w kompozytach na osnowie magnezu otrzymywanych metodami ciekłofazowymi mogą być stosowane komponenty węglowe takie jak włókna węglowe, nanorurki i cząstki węgla szklistego. Oznacza to celowość przeanalizowania możliwości użycia w tych procesach również otwartokomórkowych pian węglowych. Takie rozwiązanie, zapewniając z góry ustaloną geometrię fazy zbrojącej, wymaga jej infiltracji ciekłym metalem bez możliwości dodatkowego mieszania znanego dla cząstek i włókien krótkich. Konieczne jest zatem poznanie zjawisk decydujących o kształtowaniu się mikrostruktury kompozytu piana węglowa–magnez, a w szczególności ocena możliwości prawidłowego wypełniania porów piany metalem. Doniesienia literaturowe dotyczące oddziaływania ciekły metal–element płaski w stanie stałym (metoda leżącej kropli) dla układu magnez– węgiel są rozbieżne, ale większość z nich wskazuje na brak zwilżania (θ > 90°). W układzie ciekły metal–otwartokomórkowa piana występują dodatkowe uwarunkowania fizykochemiczne takie jak obecność gazów wynikająca z geometrii komórek i okien. Celem przeprowadzonego eksperymentu było sprawdzenie, jak w kontakcie z otwartokomórkowymi pianami węglowymi, bez dodatkowego ciśnienia zewnętrznego, zachowuje się ciekły magnez i trzy jego stopy odlewnicze.

3

Fabrication of magnesium matrix composite with glassy carbon particles by pressure die casting

Olszówka-Myalska A., Myalski J., Wrzała K.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 2

101--105

EN

The preliminary results on the application of cold chamber pressure die casting for fabricating a magnesium matrix composite with glassy carbon particles were presented. For small-sized composite casts, processing a suspension obtained by remelting of composite ingots was applied. Those ingots were previous fabricated by mechanical stirring and gravity casting. Composite casts of a mass of 14 g, complex shape and homogenous particles distribution, without cast defects were obtained. Their macrostructure, microstructure and mechanical properties were characterized. The usefulness of pressure casting for the fabrication of particulate magnesium matrix composite casts was revealed.

PL

Zaprezentowano wyniki wstępnych prac nad zastosowaniem odlewania ciśnieniowego kompozytu z osnową magnezową i cząstkami węgla szklistego. Do odlania małogabarytowych odlewów kompozytowych wykorzystano suspensję powstałą w wyniku przetopu wtórnego półproduktów w postaci wlewków kompozytowych wytworzonych metodą mechanicznego mieszania i odlewania grawitacyjnego. Otrzymano odlewy kompozytowe ciśnieniowe z osnową ze stopu Mg3Al, zawierające 13% objętościowych cząstek o średniej granulacji 150 μm, rozmieszczonych równomiernie w osnowie. Masa pojedynczego wyrobu odlewanego o złożonym kształcie wynosiła 14 g. Scharakteryzowano makrostrukturę, mikrostrukturę i właściwości mechaniczne odlewów. Nie stwierdzono destrukcyjnych efektów obecności hydrofilowego węglika Al4C3. Przeprowadzone próby technologiczne potwierdziły przydatność wykorzystania odlewania ciśnieniowego do otrzymywania małogabarytowych odlewów z kompozytów z osnową magnezową.

4

Applying stir casting method for Mg alloy-short carbon fiber composite processing

Olszówka-Myalska A., Myalski J.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 2

81--85

EN

The effects of applying the stir casting method to fabricate composites with an Mg-Zn-Zr-RE magnesium alloy matrix reinforced with short carbon fibers are presented in the article. The experimental procedure carried out in industrial conditions was described. Carbon material in the form of short staple fiber granules obtained from chopped/cut carbon roving was used. The procedure of suspension fabrication and casting in ceramic and steel moulds was described. The possibility of obtaining casts of different size and shape which can be a semi-product for die casting technology has been shown. Additionally, the microstructure and mechanical properties of the obtained material were characterized.

PL

W pracy przedstawiono efekty zastosowania metody mechanicznego mieszania komponentów i odlewania suspensji (stir casting) do otrzymywania kompozytów z osnową ze stopu magnezu Mg-Zn-Zr-RE umacnianych włóknami węglowymi krótkimi. Scharakteryzowano procedury procesu technologicznego prowadzonego w warunkach przemysłowych. Użyto materiału węglowego w postaci granul włókien krótkich ciętych otrzymanych z pociętego rovingu węglowego. Scharakteryzowano procedurę przygotowania suspensji i przebieg procesu jej odlewania do form ceramicznych i stalowych. Wykazano możliwość otrzymania wlewków kompozytowych o różnym kształcie i wielkości przeznaczonych do przetopu wtórnego i odlewania ciśnieniowego. Scharakteryzowano mikrostrukturę otrzymanego materiału i określono jego właściwości mechaniczne.