Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Characteristics of an Al-V2O5 composite produced by powder metallurgy

Skrzekut Tomasz, Błaż Ludwik

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2019

|

Vol. 45, no. 2

51--58

EN

The paper presents the results of research on the Al-V2O5 composite manufactured by means of the mechanical alloying and powder metallurgy method. Observation of the microstructure and X-ray chemical composition (XRD) analysis of the composite after extrusion were carried out. One of the most desirable features of metallic composites – apart from mechanical properties – is their resistance to increased impact temperature. It was observed that the formation of intermetallic phases due to the chemical reaction between strengthening particles and the composite matrix depends primarily on the annealing conditions of the material. The hardness of the annealed samples, depending on the annealing temperature, were discussed with respect to the material microstructure transformation. Despite the high-temperature, annealing at 473–773K, the material hardness did not change significantly, and remained approx.125 HV. However, at higher annealing temperatures, i.e. 823K, the chemical reaction between the components leads to the formation of the Al10V particles and increases hardness.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań kompozytu Al-V2O5, który wytworzono metodą mechanicznej syntezy. Przeprowadzono obserwację mikrostruktury oraz rentgenowską analizę składu chemicznego (XRD) kompozytu po procesie wyciskania. Jedną z najbardziej pożądanych cech kompozytów metalicznych – oprócz własności mechanicznych – jest ich odporność na oddziaływanie podwyższonej temperatury. Powstawanie faz międzymetalicznych na skutek reakcji chemicznej pomiędzy cząstkami umacniającymi a osnową kompozytu zależy przede wszystkim od warunków wyżarzania materiału kompozytowego. W pracy przedstawiono zależność twardości od temperatury wyżarzania (473–823 K). Twardość materiału nie zmienia się znacząco w dość wysokiej temperaturze wyżarzania jak w przypadku aluminium (473–773 K), a jej wartość osiąga średni poziom 125HV2. Stwierdzono, że reakcja chemiczna między składnikami podczas wyżarzania w temperaturze 823 K prowadzi do powstania fazy międzymetalicznej Al10V, co powoduje wzrost twardości kompozytu.

2

Struktura i własności mechaniczne kompozytu Al-Cu wytworzonego w procesie wyciskania współbieżnego

Wzorek Ł., Piwosz G., Wędrychowicz M., Noga P., Wiewióra M., Skrzekut T., Wiewióra J., Sajdak W., Richert M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2017

|

R. 62, nr 2

10--14

PL

W artykule podjęto próbę wytworzenia włóknistego kompozytu metal-metal w procesie wyciskania współbieżnego. Materiałem wyjściowym syn¬tezy były spakietowane, naprzemiennie krążki aluminium 107O o wysokości 10 mm i miedzi czystej technicznie o wysokości 7 mm. W wyniku tego procesu uzyskano lity pręt o osnowie aluminiowej, na przekroju którego występowały pierścienie miedziane. Przeprowadzono obserwacje struktur oraz przełomów otrzymanej prosówki z użyciem mikroskopii świetlnej oraz skaningowej mikroskopii elektronowej, wraz z analizą składu chemicznego EDX. Określono rozkład mikrotwardości metodą \lickers'a na przekroju kompozytu oraz zmiany gęstości metodą Archimedesa na jego długości. Badania wykazały dobry stopień połączenia komponentów oraz brak porowatości. Jednakże, zaobserwowano różnice w rozmieszczeniu zbrojenia na długości wyrobu. Stwierdzono wystąpienie dyfuzji i w jej wyniku powstanie fazy międzymetalicznej typu CuJ\l.

EN

An article was made to produce a fibrous metal-metal composite materiał in the process of direct extrusion. The starting materiał for the synthesis was composed of 10 mm high billets of 1070 aluminium and 1 mm high billets of technically pure copper packed in an alternating arrangement. As a result of this process, a solid rod with aluminium matrix and copper rings embedded in the cross-section was produced. Studies of the ob-tained extrudate included structure examinations were carried out by light microscopy and SEM/EDX on fractures of the extrudate with an analy-sis of the chemical composition. The distribution of Mickers microhardness was determined on the composite section, while changes in the density were measured by Archimedes principle over the entire length of the rod. Studies have shown a strong bond formed between the indkidual com¬posite components. Absence of porosity was stated, but differences were noted in the reinforcement distribution along the product length. The occurrence of diffusion and as the resultant formation of an intermetallic Cu2AI phase were confirmed

3

Recykling wiórów aluminium metodą KOBO

Pawłowska B., Śliwa R. E.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2017

|

T. 28, nr 4

301--316

PL

W pracy dokonano analizy możliwości recyklingu wiórów na przykładzie wiórów ze stopu 2024, metodą konsolidacji plastycznej w procesie KoBo. Metoda recyklingu stanowi alternatywne rozwiązanie w stosunku do tradycyjnych sposobów odzysku metali poprzez procesy topienia. Stosowane do tej pory procesy recyklingu wiórów są mało efektywne z uwagi na duże straty metalu wskutek utleniania przy nagrzewaniu do temperatury topienia. Ponadto, konsolidacja wiórów nie wymaga stosowania wysokiej, czy nawet podwyższonej temperatury procesu, co znacząco ogranicza niekorzystne zjawisko utleniania wiórów i negatywny wpływ na strukturę i własności mechaniczne wyrobów. Zaproponowana w pracy metoda opiera się na zagęszczeniu wiórów na zimno do postaci brykietów, a następnie wyciskaniu metodą KoBo w temperaturze otoczenia. Wyciskane pręty poddano badaniom właściwości mechanicznych (jednoosiowa próba rozciągania oraz pomiar twardości metodą Vickersa), które porównano z określonymi właściwościami mechanicznymi materiału litego. Wykazano bardzo dobry efekt konsolidacji wiórów w procesie KoBo potwierdzony stosunkowo niewiele różniącymi się właściwościami mechanicznymi materiału po recyklingu w porównaniu do materiału litego. W stosunku do innych metod recyklingu, wyciskanie wiórów metodą KOBO jest rozwiązaniem w pełni innowacyjnym i energooszczędnym. Jego zastosowanie na zaadaptowanych do procesu KOBO prasach przemysłowych, stwarza szansę na uzyskanie wyrobów o większych przekrojach poprzecznych i większym stopniu przerobu, a przy tym pozwoli na sterowanie właściwościami wyrobu przez odpowiedni dobór parametrów prowadzenia procesu i ewentualnej obróbki cieplnej.

EN

This paper presents an analytical study of recycling aluminum chips, on the example of chips of 2024 aluminum alloy, by plastic consolidation with the use of KoBo method. The recycling method is an alternative solution to conventional method of recovering metals by melting processes. However, the recycling methods, which have been applied so far, are hardly effective considering large metal waste due to oxidation when heating the chips to the melting temperature. Moreover, chip consolidation does not require high or even elevated temperature of the process, which considerably reduces the chip oxidation and negative effect on the structure and mechanical properties of the product. The proposed method is based on cold compaction of chips into briquettes, and then extrusion by KoBo method at room temperature. The extruded wires were tested for mechanical properties (uniaxial tensile test and Vickers hardness test), and compared with specific mechanical properties of solid material. A very good effect of chips compaction has been proved by KoBo method, which has been confirmed by relatively slightly different mechanical properties of the material after recycling compared with the solid one. In comparison to other recycling methods, chip extrusion by KoBo method is an innovative and energy efficient solution. The application of that method on specially designed hydraulic presses allows for obtaining products of larger cross-sections as well as larger scale of chip processing. It will also allow for controlling the product properties by proper selection of process parameters and possible heat treatment.

4

Possibility of Al-Cu composite manufacturing from fine metal fractions by recycling process

Wzorek Ł., Wędrychowicz M., Wiewióra M., Noga P., Skrzekut T., Wzorek A., Łyp-Wrońska K.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 43, no. 2

117--124

EN

Plastic consolidation of highly fragmented materials is a cost-effective way to recover aluminum alloys. In this process, metal in the form of chips, powders, or ribbons omits the melting step that is typical for conventional scrap recycling; by that, it significantly reduces both energy expenses and material losses. By reducing the number of operations, the cost of labor and expenditures on environmental protection can be decreased. In addition, the solid bonding of metals in highly dispersed forms allows us to create heterogeneous structures that could be difficult to obtain in traditional processes. In the present study, the influence of the addition of Cu powder (99.7 wt.%) on the bonding quality of aluminum powder (99.7 wt.%) during hot extrusion is being examined. The examined materials contained aluminum powder with the addition of 5 wt.% of Cu powder. The mixture of these powders were cold compacted to produce an 80-mm-long charge for the extrusion process. Plastic consolidation was conducted at three different temperatures: 300°, 350°, and 400°C. As a result, rods 8 mm in diameter were obtained. Mechanical tests combined with microstructure observations and electrical conductivity tests were performed for the as-extruded materials.

PL

Konsolidacja plastyczna silnie rozdrobnionych form materiałów jest ekonomicznie opłacalnym sposobem odzysku stopów aluminium. W procesie tym pomija się etap topienia, który jest integralną częścią recyklingu konwencjonalnego złomów metali takich jak wióry, proszki i taśmy. Umożliwia to znaczącą redukcję nakładów energetycznych oraz strat materiału. W wyniku zmniejszenia liczby operacji, koszty pracy oraz wydatki na ochronę środowiska mogą zostać znacznie zmniejszone. Dodatkowo konsolidacja plastyczna metali w stanie silnie rozproszonym pozwala uzyskać heterogeniczną strukturę, która może być trudna do otrzymania w tradycyjnych procesach. W niniejszej pracy badano jakość połączenia proszku Al z proszkiem Cu podczas wyciskania na gorąco (proszek Al i 5 wag.% proszku Cu). Wstępnie zagęszczony na zimno wsad o długości 80 mm wyciśnięto w trzech temperaturach: 350°C, 400°C, 450°C. W wyniku konsolidacji plastycznej otrzymano pręty o średnicy 8 mm. Dokonano obserwacji ich mikrostruktury, określono własności mechaniczne z próby jednoosiowego rozciągania oraz przeprowadzono pomiar przewodności elektrycznej.

5

Wpływ obróbki cieplnej na własności stopu AlSi11 konsolidowanego plastycznie z wiórów

Noga P., Wiewióra M., Wzorek A.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 7

621--623

PL

Przedstawiono wyniki badania prętów otrzymanych w procesie wyciskania współbieżnego z wiórów stopu AlSi11 pozostałych po procesie toczenia. Określono własności mechaniczne podczas jednoosiowej próby rozciągania oraz pomiaru twardości metodą Vickersa. Zbadano wpływ warunków starzenia na własności mechaniczne.

EN

The paper presents study results on AlSi11 alloy, which was obtained by extruding chips obtained from turning process. Mechanical properties from uniaxial tensile test and Vickers hardness test were determined. The influence of aging conditions on mechanical properties was invetsigated.

6

Odporność zmęczeniowa stopu AlSi11 konsolidowanego plastycznie z wiórów

Wzorek Ł., Wędrychowicz M., Skrzekut T., Noga P., Wiewióra M., Pacek M.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 11

1063--1065

PL

W procesie wyciskania współbieżnego wytworzono 2 prasówki ze stopu AlSi11: z litego wlewka oraz z wiórów z procesu toczenia. Przeprowadzono obserwację mikrostruktury, określono własności mechaniczne na podstawie próby 1-osiowego rozciągania oraz wykonano badania zmęczeniowe, dzięki którym wyznaczono odporność zmęczeniową stopu AlSi11.

EN

Two extrudates made of AlSi11 alloy have been produced in the co-extrusion process: solid billet and machining chips from the rolling process. The microstructure was observed, mechanical properties were determined on the basis of the 1-axial stretch test, and the fatigue tests were performed to determine the fatigue resistance of the AlSi11 alloy.

7

Effect of heat treatment on quality and properties of solid bonded 6061 aluminum alloy

Wzorek Ł., Wędrychowicz M., Skrzekut T., Noga P., Wiewióra M., Wiewióra J., Sajdak W., Richert M.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 1

32--38

EN

In these studies, the effect of heat treatment on solid bonded AA6061 aluminium alloy has been investigated. The examined material in the form of powder and rapidly solidified ribbons was subjected to pre-compacting and extrusion carried out at elevated temperature. As a reference material, a billet from the solid AA6061 alloy was subjected to the same procedure. Samples of obtained profiles were subjected to the subsequent heat treatment operation. Surface quality and mechanical properties of materials before and after annealing were compared. The increase in mechanical properties was accompanied by a well visible post-heat treatment blistering effect.

PL

Duża wytrzymałość właściwa w połączeniu z dobrą odpornością korozyjną oraz formowalnością są głównymi czynnikami decydującymi o szerokim stosowaniu stopów Al–Mg–Si w procesach przeróbki plastycznej. Podatność tych materiałów do obróbki cieplnej umożliwia znaczące zwiększenie właściwości wytrzymałościowych kosztem plastycznych. Główną fazą umacniającą w przypadku Al–Mg–Si są iglaste wydzielenia β″ koherentne z osnową, które stanowią skuteczną przeszkodę w swobodnym ruchu dyslokacji. W przypadku stopów poddawanych obróbce cieplnej (seria 2xxx, 6xxx, 7xxx) niewłaściwe prowadzenie tego procesu może skutkować gorszymi właściwościami mechanicznymi oraz tworzeniem się licznych defektów powierzchniowych, m.in. pęcherzy. Główną przyczyną występowania tego typu wad jest obecność wilgoci w atmosferze. Wodór zawarty w parze wodnej dyfunduje do wnętrza materiału, powodując w trakcie wygrzewania powstawanie charakterystycznych „bąbli” w zewnętrznej warstwie materiału. Efekt ten często jest obserwowany również w profilach wyciskanych nie poddanych obróbce cieplnej. Celem badań było określenie wpływu konsolidacji plastycznej oraz obróbki cieplnej na właściwości oraz jakość profili uzyskanych ze stopu Al–Mg–Si. Materiałem wyjściowym były proszki (PM), szybkokrystalizowane taśmy (RS) oraz materiał odlewany tradycyjnie (IM).

8

Niskotemperaturowa konsolidacja wiórów z trudnoodkształcalnych stopów aluminium

Korbel A., Bochniak W., Ostachowski P., Łagoda M., Kusion Z., Trzebuniak B., Śliwa R.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 2

133--152

PL

Na bazie wyników doświadczalnych, dokonano oceny możliwości recyklingu wiórów odpadowych z trudnoodkształcalnych stopów aluminium serii 2xxx i 7xxx, do postaci i cech litych wyrobów z pominięciem fazy ciekłej. W tym celu wykorzystano proces niskotemperaturowego wyciskania metodą KOBO. Badania cech geometrycznych, mechanicznych i strukturalnych wyrobów/prasówki pozwoliły na stwierdzenie ich pełnej konsolidacji i spełnienie wymagań stawianych wyrobom wytwarzanym z wlewków. W metodzie KOBO, dzięki intensywnej lokalizacji plastycznego płynięcia w pasmach ścinania, tworzenie wiązań atomowych pomiędzy sąsiadującymi ze sobą wiórami, związane jest z ich zagęszczeniem i odsłonięciem „świeżych” warstw przypowierzchniowych, pozbawionych tlenków i innych zanieczyszczeń. Co istotne, konsolidacja wiórów nie wymaga stosowania wysokiej, czy nawet podwyższonej temperatury procesu, co znacząco ogranicza niekorzystne zjawisko utleniania wiórów i negatywny wpływ na strukturę i własności mechaniczne wyrobów. W stosunku do innych metod recyklingu, niskotemperaturowe wyciskanie wiórów metodą KOBO, jawi się jako rozwiązanie w pełni innowacyjne, energooszczędne i technologicznie atrakcyjne (proces na zimno). Jego zastosowanie na zaadaptowanych do procesu KOBO pełnogabarytowych prasach przemysłowych, stwarza szansę na uzyskiwanie wyrobów o większych przekrojach poprzecznych i większym stopniu przerobu, a przy tym pozwoli na sterowanie własnościami wyrobu przez odpowiedni dobór parametrów prowadzenia procesu i ewentualnej obróbki cieplnej.

EN

Basing on experimental data, the possibility to recycle machining chips from hardlydeformable aluminum alloys (series 2xxx and 7xxx) into products with properties of solids leaving the liquid phase out has been assessed. To that end, low-temperature extrusion by the KOBO method has been used. Research regarding geometrical, structural and mechanical properties of the final products/compacts revealed their total consolidation and proved their compatibility with requirements for products made of ingots. Due to intense localization of plastic flow in shear bands during the KOBO method, atomic bonding between adjoining chips is a result of their densification and “fresh” near-surface layers, clear of oxides and other pollutants, being revealed. Importantly, the chips consolidation process does not require high or even raised temperature, which significantly reduces the unfavorable phenomenon of chips oxidation and its negative influence on the structure and mechanical properties of products. In comparison with other recycling solutions, low-temperature extrusion of machining chips by the KOBO method seems to have a range of advantages – it is innovative, energy–saving and technologically attractive (low-temperature process). The method's application on specially adapted full-size industrial presses makes it possible to obtain products with bigger cross-sectional areas and higher extrusion ratio, at the same time allowing to control the properties of products through a relevant choice of parameters for the procedure itself and the potential heat-treatment.

9

Selection of optimal conditions for solid bonding of the AlSi11 aluminium alloy

Wzorek Ł., Wędrychowicz M., Skrzekut T., Noga P., Wiewióra M., Wiewióra J., Sajdak W., Richert M.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 42, no. 2

117--125

EN

In the present work, the optimal conditions for solid bonding of fragmented aluminum alloy were determined. The research was conducted on metal chips from the AlSi11 TM aluminum alloy after the turning process. The selection of proper bonding conditions was based on the results of tensile tests and surface quality analysis of as-extruded profiles. The extrusion process was conducted within a temperature range of 350–500°C, with a ram speed of 13 mm/s. Extrusion ratio λ was 25. As a reference material, a sample from the solid AlSi11 IM alloy has been extruded under the same conditions. The influence of temperature during direct extrusion on both maximum force and surface quality of obtained profiles has been determined. With reference to tensile test results, no significant influence of temperature on the mechanical properties has been noticed. Profiles extruded at 500°C were characterized by visible cracks on the surface, oriented perpendicular in the direction of extrusion. Moreover, surface flaws were also noticed in profiles extruded at 350°C. A tensile test revealed a strong relationship between the extrusion conditions and plasticity of solid bonded rods. A shiny and smooth surface was obtained only in profiles extruded at a temperature range of 400–450°C.

PL

W niniejszej pracy określono optymalne parametry procesu konsolidacji plastycznej drobnych form aluminium. Badaniu poddano wióry ze stopu AlSi11 (AK11 TM) otrzymane w procesie toczenia. Doboru optymalnych warunków konsolidacji plastycznej dokonano na podstawie własności mechanicznych oraz stanu powierzchni prasówki. Wyciskanie przeprowadzono na prasie współbieżnej w zakresie temperatur 350–500°C z prędkością stempla 13 mm/s. Stopień przerobu wynosił λ = 25. Jako materiał porównawczy wyciśnięto w tych samych warunkach materiał lity AlSi11 (AK11 IM) o tej samej masie. Określono wpływ temperatury wyciskania współbieżnego na siły maksymalne w procesie oraz jakość powierzchni przy użyciu SEM. Dodatkowo wyznaczono własności mechaniczne w próbie jednoosiowego rozciągania uzyskanych profili. Nie zaobserwowano znaczącego wpływu temperatury procesu na otrzymane własności wytrzymałościowe oraz plastyczne. Powierzchnia profili wyciskanych w 500°C charakteryzowała się prostopadłymi pęknięciami do kierunku wyciskania. Wady powierzchniowe zaobserwowano również w prętach wyciskanych w temperaturze 350°C. Badania wytrzymałościowe wykazały silny wpływ warunków konsolidacji na własności plastyczne profili otrzymanych z wiórów AlSi11. Pręty wyciśnięte w temperaturze 400°C i 450°C cechowały się gładką i błyszczącą powierzchnią.

10

Effect of rapid solidification aluminum alloys with different Si contents on mechanical properties and microstructure

Wzorek Ł., Wiewióra M., Wędrychowicz M., Skrzekut T., Noga P., Wiewióra J., Sajdak W., Richert M.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 42, no. 3

179--186

EN

Rapid solidification is a relatively new and effective way of producing ultrafine-grained UFG aluminum alloys with enhanced mechanical properties. Due to a significant cooling rate close to nearly 106 K/s, it is possible to obtain a material with grain size far below 100 nm. In the present study, RS aluminum alloys with an Si content in a range of 5–10 wt% were produced during melt spinning. As a result, materials in the form of ribbons were produced. The as-received flakes were subjected to cold pressing into cylindrical billets with a diameter of 40 mm. Hot extrusion of pre-compacted material was subsequently performed at a temperature of 450°C with a press ram speed of 3 mm/s and extrusion ratio of λ = 25. In this work, the influence of brittle phases on the mechanical properties of as-extruded rods will be examined. Both tensile and microhardness tests were performed in order to determine the mechanical properties of the obtained profiles. It has been shown that brittle-phase refinement during melt spinning significantly influences the mechanical properties of the tested materials.

PL

W wyniku szybkiej krystalizacji możliwe jest otrzymanie struktury drobnoziarnistej stopów aluminium o podwyższonych własnościach mechanicznych. Znaczna szybkość chłodzenia na poziomie 106 K/s umożliwia otrzymanie wielkości ziarna na poziomie 100 nm. W prezentowanych w pracy badaniach szybkiej krystalizacji poddano stopy aluminium o zawartości 5 oraz 10% wagowych Si. Otrzymane taśmy poddano wstępnemu prasowaniu na zimno do form brykietów o średnicy 40 mm. Proces wyciskania przeprowadzono w temperaturze 450°C z prędkością tłoka równą 3 mm/s. Stopień przerobu wynosił λ = 25. W niniejszym opracowaniu badano wpływ kruchych faz na własności mechaniczne wyciskanych prętów. W tym celu wykonano próbę jednoosiowego rozciągania oraz pomiary mikrotwardości otrzymanych profili. Wykazano znaczny wpływ rozdrobnienia kruchych faz podczas szybkiej krystalizacji na własności mechaniczne badanych materiałów.

11

Wysokocyklowa wytrzymałość zmęczeniowa konsolidowanych plastycznie stopów aluminium

Ziaja W., Motyka M., Tokarski T., Sieniawski J.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2015

|

T. 26, nr 4

343--358

PL

Stopy aluminium należą do podstawowych materiałów konstrukcyjnych, szczególnie w przemyśle samochodowym i lotniczym. Ze względu na charakter obciążeń, wytrzymałość zmęczeniowa stanowi istotne kryterium determinujące zakres potencjalnych zastosowań materiałów konstrukcyjnych w tym obszarze. Zmniejszenie rozmiaru ziaren do zakresu submikro lub nanometrycznego realizowane m.in. metodami przeróbki plastycznej z zastosowaniem bardzo dużych odkształceń lub metodą konsolidacji plastycznej rozdrobnionych form materiału o strukturze w pełni lub częściowo amorficznej umożliwia uzyskanie bardzo dużych właściwości wytrzymałościowych w warunkach obciążeń statycznych. Wyniki badań potwierdzają możliwość zwiększenia w ten sposób również wytrzymałości zmęczeniowej, chociaż stwierdzono również przypadki pogorszenia właściwości zmęczeniowych stopu. Efekt rozdrobnienia ziaren silnie zależy od składu fazowego i mikrostruktury stopu, jak również od geometrii próbek i warunków obciążenia oraz liczby cykli do zniszczenia (wytrzymałość nisko- i wysokocyklowa). W pracy badano wysokocyklową trwałość zmęczeniową (w warunkach zginania) ultradrobnoziarnistych, konsolidowanych plastycznie stopów aluminium RS442 oraz RS5083, stosując próbki o przekroju prostokątnym z karbem. Poddano analizie zmianę ich właściwości zmęczeniowych i charakteru pękania w porównaniu z odpowiadającymi im materiałami otrzymywanymi metodami konwencjonalnymi. Stwierdzono dominujący udział pękania międzykrystalicznego w stopach konsolidowanych plastycznie, niezależnie od schematu zastosowanej po konsolidacji obróbki cieplnej lub przeróbki plastycznej. Skutkiem osłabienia „nowych” granic ziaren powstałych podczas konsolidacji plastycznej jest mniejsza trwałość zmęczeniowa stopów ultradrobnoziarnistych. Wprowadzenie grafitu do stopu RS442 powoduje zwiększenie trwałości zmęczeniowej stopu w zakresie dużych wartości amplitudy naprężenia na skutek zwiększenie nieregularności ścieżki pęknięcia i zjawisko przesłaniania wierzchołka pęknięcia.

EN

Aluminium alloys are the basic structural materials, especially in automotive and aircraft industry. Fatigue strength is an important criterion determining the range of potential applications of structural materials in that area. Grain refinement down to submicro or nanometric level, that can be realized using severe plastic deformation methods or rapid solidification and plastic consolidation of partially or fully amorphous forms of material, enables significant improvement of strength properties of the alloys under static loads. Results of the studies indicate the possibility of increasing also fatigue strength using this method but inverse effects were also reported. The influence of grain refinement on fatigue behaviour depends on many factors like phase composition and microstructure of the alloy, but also specimen geometry, loading conditions and form of fatigue process (low or high cycle fatigue). In the paper high-cycle fatigue life of plastically consolidated RS442 and RS5083 aluminium alloys was examined in bending test using notched specimens with rectangular cross-section. The fatigue behaviour and fracture mechanisms of these alloys were compared to materials produced using conventional methods. Regardless of following heat treatment or plastic working conditions in all plastically consolidated variants of the alloys intergranular cracking prevailed. Relative weakening of the ‘new’ grain boundaries formed during plastic consolidation resulted in lower fatigue life of ultrafine-grained alloys. Addition of graphite to RS442 alloy led to increase of fatigue life for higher stress range due to increased crack path tortuosity and crack tip shielding phenomenon.

12

Kształtowanie właściwości mechanicznych konsolidowanego plastycznie stopu aluminium RS442 w procesach obróbki cieplnej

Motyka M., Tokarski T., Ziaja W., Wędrychowicz M., Sieniawski J.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2015

|

T. 26, nr 4

335--342

PL

Specjalistyczne metody rozdrabniania ziarn w metalach i ich stopach stanowią efektywny sposób poprawy ich właściwości mechanicznych. Zalicza się do nich konsolidację plastyczną szybko krystalizowanych form rozdrobnionych (płatków, proszków, itp.), umożliwiającą wytwarzanie półwyrobów i gotowych wyrobów o znacznie lepszych właściwościach użytkowych w porównaniu z elementami wytwarzanymi metodami tradycyjnymi. Konsolidację plastyczną uznaje się za interesującą metodę kształtowania mikrostruktury i właściwości mechanicznych stopów Al-Si. Może być alternatywą dla ich przeróbki plastycznej – utrudnionej ze względu na małą plastyczność tej grupy stopów. Konsolidowany plastycznie stop RS442 (AlSi12,5Fe5Cu3,5Mg1) charakteryzuje duże rozdrobnienie składników fazowych ich mikrostruktury (rozmiary ziarn osnowy <1 μm), co powoduje nawet 2-krotne zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie. Stop ten zachowuje swoje duże właściwości wytrzymałościowe nawet po wyżarzaniu w temperaturze 450°C. Zakłada się, że proces wydzielania się faz międzymetalicznych kompensuje osłabienie tego stopu powodowane rozrostem ziarn osnowy. Przedstawiono wyniki badań stopu RS442 konsolidowanego plastycznie w procesie wyciskania. Wsad stanowił stop w postaci szybko krystalizowanych płatków (w procesie melt spinning). Wytworzone pręty poddano obróbce cieplnej: wyżarzaniu 450°C/2h oraz przesycaniu 475°C/1h w wodzie i starzenie w zakresie temperatury 50÷100°C. Wykonano badania mikrostruktury metodą SEM oraz właściwości mechanicznych – próba statyczna rozciągania (Rm, Rp0,2, A) i pomiar twardości. Stwierdzono, że umacnianie wydzieleniowe konsolidowanego plastycznie stopu RS442 powoduje zmniejszenie jego granicy plastyczności (ok. 25%) przy zachowaniu wytrzymałości na rozciąganie i zwiększeniu twardości (ok. 10%).

EN

Advanced methods for grain refinement in metals and alloys are effective way for improving their mechanical properties. They include plastic consolidation of rapid solidified disintegrated forms (flakes, powders, etc.) which enables manufacturing semi- and final products having much better operational properties comparing with traditional manufacturing methods. Plastic consolidation is acknowledged as particularly interesting method of development of microstructure and mechanical properties of Al-Si alloys. It can be alternative method for plastic working – difficult due to low plasticity of mentioned group of alloys. Characteristic feature of plastically consolidated RS442 alloy is high refinement of phase constituents (matrix grain size < 1 μm) which results in even doubled static tensile strength. Alloy in this conditions preserves its high strength also after annealing at the temperature of 450°C. It was assumed that precipitation process of intermetallic phases compensated material softening caused by matrix grains growth. Plastic consolidation of rapidly solidified RS442 alloy flakes was conducted by extrusion method. Produced rods were heat treated – annealing at 450°C for 2h and solution treatment at the temperature of 475°C (1h) with water quenching and following ageing in the temperature range of 50–100°C. SEM microscopic and mechanical properties (tensile and hardness tests) examinations were carried out. It was found that precipitation hardening of plastically consolidated RS442 alloy led to reduction of its yield stress (about 25%) and increase in hardness (about 10%) without essential effect on ultimate tensile strength.

13

Producing Ultrafine Grain Structure in AZ91 Magnesium Alloy Cast by Rapid Solidification

Szymanek M., Augustyn B., Kapinos D., Boczkal S., Nowak J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

317--321

EN

The paper presents the technological aspect of the process of casting, crushing and plastic consolidation of semi-finished products from magnesium alloy. The aim of this study was to produce by the rapid solidification process a magnesium alloy from the MgAl9Zn1 family in the form of ribbons with ultrafine grain structure. The material cast in the melt spinning device was next crushed and subjected to the operation of cold consolidation and hot extrusion. The paper presents different stages of the process, including initial characterisation of the obtained material.

PL

W artykule przedstawiono aspekt technologiczny procesu odlewania, rozdrabniania i konsolidacji plastycznej otrzymywa- nych półwyrobów ze stopu magnezu. Celem pracy było wytworzenie metodą szybkiej krystalizacji stopu magnezu z układu MgAlOZn1, o ultradrobnoziarnistej strukturze w postaci taśmy. Materiał odlany na stanowisku melt spinning w kolejnym etapie został rozdrobniony i poddany procesowi konsolidacji na zimno i wyciskaniu na gorąco. W artykule zostały przedstawione poszczególne etapy procesu wraz z wstępną charakteryzacją otrzymywanego materiału.

14

Własności tribologiczne aluminium otrzymanego na drodze konsolidacji plastycznej proszków

Leszczyńska-Madej B., Madej M.

Tribologia

|

2013

|

nr 1

91--104

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych aluminium Al99,7 wytwarzanego na drodze konsolidacji plastycznej szybko krystalizowanych proszków. Uzyskane wyniki odniesiono do litego aluminium w tym samym gatunku. Badanie odporności na zużycie ścierne oraz wyznaczenie współczynnika tarcia przeprowadzono z zastosowaniem testera T-05. Testy prowadzono przy ruchu postępowym w styku ślizgowym, w warunkach tarcia technicznie suchego oraz z użyciem środka smarnego (smar OCG 1000) na początku procesu. Zastosowano przeciwpróbkę ze stali łożyskowej 100 Cr6 oraz dla porównania ze stopu 7075. Uzyskane wyniki wskazują na znacznie większe zużycie materiałów poddanych badaniom w warunkach tarcia technicznie suchego w porównaniu z tarciem z zastosowaniem smaru OCG 1000. Również zastosowanie przeciwpróbki ze stopu 7075 skutkowało większym zużyciem zarówno materiału próbki, jak i przeciwpróbki.

EN

The results of the tribological tests performed on the aluminium (1070 grade) produced by rapid solidification and plastic consolidation powders are presented in the article. The results were compared to solid aluminium in the same composition. The samples were subjected to wear tests performed by a block-on-ring wear tester. Tests were performed in the conditions of dry tests and with the application of the lubricant (OCG 1000) at the beginning of the process. Results indicate a considerable increase in the wear of the materials in the condition of dry friction in comparison to the friction with the application of the fluid at the beginning of the process. Applying 7075 alloy as a rotating ring affects the abrasive wear of both the sample and rotating ring.

15

Badania struktury i własności mechanicznych szybko krystalizowanego stopu 6060 (Al-Mg-Si)

Skrzekut T., Rożek M., Tokarski T.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 2

69-74

PL

Niski ciężar właściwy, dobre przewodnictwo elektryczne oraz dobra odporność na korozję to cechy którymi charakteryzują się stopy aluminium z magnezem i krzemem (seria 6000). Na takie materiały jest zapotrzebowanie w przemyśle samochodowym, w budownictwie, w energetyce oraz wszędzie tam, gdzie od materiału wymaga się wysokiej wytrzymałości właściwej. Warto zaakcentować, że w celu maksymalizacji własności mechanicznych oraz plastyczności konieczne jest dążenie do uzyskania ziarna o rozmiarach submikronowych. W celu zbadania wpływu szybkiej krystalizacji na własności stopu 6060 materiał przetopiono i odlano do metalowej kokili. Odlany materiał podzielono na dwie części. Pierwszą część od razu wyciśnięto w temperaturze 350 [stopni]C. Drugą część poddano procesowi szybkiej krystalizacji (RS) metodą melt spinning. Otrzymane taśmy wstępnie zagęszczono do formy cylindrów i wyciśnięto w temperaturze 350 [stopni]C. Na tak uzyskanym materiale przeprowadzono badania strukturalne obejmujące mikroskopię świetlną i elektronową oraz badania mechaniczne.

EN

The aluminium alloys from the series, named 6XXX are known for their low density, good electrical conduction and high corrosion resistivity. There is a massive demand on such materials for the automotive industry, building engineering, power industry and in all other appliances, that need materials of high strength, compared to its weight. It is worth emphasizing, that maximizing mechanical properties of metallic materials requires inventing methods of production materials with submicron grain size. The investigated material was of aluminium alloy 6060. Alloy was melted and subsequently casted into a metal mould. The as-cast material was divided into two parts: the first one was extruded in 350 [degrees]C. The other one was melted again and rapidly solidified (melt-spin method). Obtained strips were condensed into cylindrical form and afterwards extruded in the same conditions, as the first part of the material. There were structural(LM and SEM) and mechanical tests, carried out on both parts of extruded material.

16

Mechanical behaviour of ultrafine grained Al-Mg alloys obtained by different processing routes

Bazarnik P., Lewandowska M., Kurzydłowski K. J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 3

869-876

EN

The subject of the study were microstructure and mechanical properties of two commercial 5xxx aluminium alloys obtained by Plastic Consolidation (PC) of nanopowders and Hydrostatic extrusion (HE). It has been observed that HE samples exhibit a higher strength whereas PC samples higher ductility. The two types of samples also differ in the type and intensity of serrations on stress-strain curves. The microstructures of samples processed were found to differ significantly in terms of size and shape of grains, grain boundary characteristics, second phase particles content and density of dislocations. The results are discussed in terms of the influence of microstructure on mechanical behaviour of 5xxx aluminium alloys processed by severe plastic deformation.

PL

W poniższej pracy badano właściwości mechaniczne dwóch komercyjnych ultra drobnoziarnistych stopów aluminium serii 5xxx otrzymanych przez Konsolidację Plastyczną (PC) nanoproszków oraz przez Wyciskanie Hydrostatyczne (HE). Mikrostruktury badanych próbek znacząco sie różniły, w szczególności pod względem wielkości ziarna i charakteru granic ziaren. Badania właściwości mechanicznych pokazały, że obie próbki wykazują znakomite właściwości wytrzymałościowe (w obu próbkach granica plastyczności przekracza 450 MPa), jednakże próbki HE wykazują wyższa wytrzymałość, podczas gdy próbki PC większą plastyczność. Wyniki przedstawiono w formie analizy wpływu mikrostruktury na właściwości mechaniczne stopów aluminium serii 5xxx otrzymanych technikami dużego odkształcenia plastycznego. Wysokie właściwości mechaniczne przypisano różnorodnym mechanizmom umacniającym i funkcjonującym w tych próbkach, włączając w to: umocnienie roztworowe, umocnienie wydzieleniowe oraz umocnienie granicami ziaren i dyslokacyjne. Uzyskane wyniki wskazują na to, ze mikrostruktura ma znaczący wpływ nie tylko na właściwości mechaniczne, ale również na typ ząbkowania na krzywych rozciągania.

17

Badania własności mechanicznych i struktury szybko krystalizowanego stopu AK11

Tokarski T., Wzorek Ł.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2011

|

R. 56, nr 4

196-200

PL

Aluminium i jego stopy znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle transportowym ze względu na wysoki stosunek wytrzymałości do gęstości. Z punktu widzenia maksymalizacji własności mechanicznych oraz plastyczności krytyczne jest uzyskanie ziarna o rozmiarach submikronowych. Jedną z możliwych do zastosowania technologii jest technika szybkiej krystalizacji. W artykule przedstawiono badania struktury i własności mechanicznych siluminu eutektycznego o silnie rozdrobnionej strukturze. Przygotowanie materiału składało się z dwuetapowego procesu obejmującego szybką krystalizację poprzez odlewanie materiału na zimny wirujący bęben wraz z następującą po nim konsolidacją plastyczną w procesie wyciskania na gorąco. Silumin w formie szybko krystalizowanych taśm o grubości ok. 50 [mi]m został wyciśnięty w temperaturze 350 [stopni]C ze stopniem przerobu [lambda] = 18 do postaci prętów o średnicy 6 mm. Na tak przygotowanych próbkach przeprowadzono kompleksowe badania strukturalne obejmujące świetlną i elektronową mikroskopię oraz wyznaczono makroskopowe własności mechaniczne. Obserwacje strukturalne potwierdziły, że zastosowane warunki procesu prowadzą do powstania materiału, w którym faza krzemowa występuje w postaci równoosiowych ziaren o średnim wymiarze 100 nm. Nie zaobserwowano nieciągłości i pustek, co świadczy o pełnej konsolidacji materiału. Silne rozdrobnienie składników struktury znalazło swoje odbicie we własnościach mechanicznych materiału. Nastąpiło znaczne podniesienie własności wytrzymałościowych materiału do poziomu otrzymywanego dla obrabianych cieplnie, wyciskanych eutektycznych siluminów z dodatkiem magnezu.

EN

Aluminium alloys are widely used in industry due to their high specific strength. In order to improve their mechanical strength novel production processes are widely used. Among several techniques, the rapid solidification processes (RS) have been received considerable attention as an effective way to enhance materials properties. The objective of the present paper is to investigate mechanical properties and structure of highly refined eutectic silumin material. In order to achieve this goal melt spinning process followed by plastic consolidation by hot extrusion are used. Rapid solidified alloy in form of approximately 50 [mi]m thick ribbons was extruded at 350 [degrees] C with cross-section reduction of [lambda] = 18 to final diameter of 6 mm. The same material was conventionally cast to cold steel mold for comparison purposes. Structural observations were performed by means of light and electron microscopy to characterize structure of material. Structural observations confirmed the possibility of minimizing the coarsening of primary silicon particles by RS process, furthermore any voids were not detected thus full densification during hot extrusion was achieved. Highly refined structure of aluminium alloy was found to result in an effective improvement of mechanical properties. Strain-stress curves obtained from tensile test showed that yield point, ultimate strength and elongation were higher than in cast material.

18

Aspekty technologiczne przeróbki plastycznej kompozytowego materiału stykowego Ag-Re(5, 8 i 10) % wag

Księżarek S., Kołacz D., Czepelak M., Śmieszek Z., Marszowski K.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 8

633--636

PL

W artykule przeprowadzono analizę procesu wytwarzania kompozytowego materiału stykowego w procesie konsolidacji odkształceniowej i plastycznej. Przeróbkę plastyczną spieczonych wyprasek prowadzono z wykorzystaniem laboratoryjnej prasy hydraulicznej pracującej w systemie KOBO oraz w procesie ciągnienia i spęczania drutów do postaci nitów litych i bimetalowych. Uzyskane w tym procesie wyroby − styki elektryczne, poddawane były badaniom mikrostruktury.

EN

Production process of the composite contact material based on deformation consolidation and plastic consolidation has been analyzed. Plastic working of sintered compacts was conducted using laboratory hydraulic press operating under the KOBO system and by means of drawing and upsetting wires into the form of solid and bimetallic rivets. Microstructure of electric contacts obtained from this processes was examined.

19

Structure and mechanical properties of AlZnMgCuZr alloy manufactured from powders

Senderski J., Płonka B., Lech-Grega M., Boczkal S., Pachla W.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2009

|

Vol. 39, nr 2

97-102

EN

Purpose: The subject of the research was to study the effect of microstructure and mechanical properties of an alloy AlZnMgCuZr with addition of 0.45 % Zr manufactured from powders. Paper also presents results of different states of precipitation strengthening and further plastic deformation, including hydrostatic extrusion. Design/methodology/approach: The alloy AlZnMgCuZr was manufactured from powders using hot consolidation in process of direct extrusion and further plastic deformation (hydrostatic extrusion). The microstructure was studied using optical, scanning electron and transmission electron microscopes. The mechanical properties are discussed for different states of precipitation strengthening. Findings: Obtained results Rm above 700 MPa show significant possibilities of manufacturing Al alloys from powders with ultrafine grain and nanometric structure which properties exceeding alloys manufactured with classical methods. Research limitations/implications: The further studies are planned with use of plastic consolidation in process of direct extrusion to optimize final process of hydrostatic extrusion. The purpose is to increase mechanical properties. Practical implications: Extruded products which have higher mechanical properties than the standard are predicted to be used in aircraft industry. Originality/value: The results of studies and conclusion presented in the paper give prospects for manufacturing products from aluminium alloys offering even better mechanical properties.

20

Właściwości mechaniczne stopów Al konsolidowanych z proszków w procesie współbieżnego wyciskania

Senderski J., Płonka B., Malec W.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2007

|

Vol. 74, nr 1-2

95-97

PL

Zamieszczono wyniki badań stopów AlCuMgAg i AlZnMgCu wytwarzanych w postaci proszku, a następnie konsolidowanych w procesie współbieżnego wyciskania. Określono ich własności mechaniczne i podatność do odkształcania nadplastycznego w próbach rozciągania w podwyższonych temperaturach przy różnych prędkościach odkształcania.

EN

The paper presents results of examinations AlCuMgAg i AlZnMgCu alloys produced by plastic consolidation process with powders. Their mechanical properties and superplasticity were tested in tensile test in high temperature with different strain rate.