Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

Magnesium Matrix Composite with Open-Celled Carbon Foams Obtained by Powder Metallurgy

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

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 2

825--831

EN

The preliminary results of the application of open-celled glassy-carbon foam (Cof) in magnesium matrix composites processed by the powder metallurgy method were presented. For the component consolidation, compaction with vertically-torsional vibration and hot-pressing were applied. For the material characterization, the microstructure examination LM and SEM with EDS was employed and also, the porosity and microhardness were measured. An influence of the carbon foam cells’ size on the composite porosity and microhardness was revealed. Additionally, a generation of a few micrometer thin and differently shaped MgO inclusions was observed. Differences in the oxide phase amount, size and shape in the magnesium matrix measured by the quantitative metallography method in the cross-sectioned composite elements were stated. With an increase of the distance from the composite roller top, an increase of the MgO content and microhardness was noticed.

3

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

Braszczyńska-Malik K. N., Przełożyńska E.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 3

115--119

EN

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

PL

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

4

Problems fabricating cast magnesium matrix composites with aluminosilicate cenospheres

Kamieniak J., Braszczyńska-Malik K. N.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 4

214--218

EN

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

PL

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

5

Microstructural characterization of cast magnesium matrix composites by Raman microscopy

Malik M. A., Braszczyńska-Malik K. N., Majchrzak K.

Archives of Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 13, iss. 1

95--98

EN

Cast magnesium matrix composites reinforced with silicon carbide particles were investigated by using Raman microscopy. 3C, 4H and 6H polytypes of SiC particles were identified in the investigated composites. Additionally, Mg2Si compound was detected by Raman microscopy in the composites microstructure.

6

Odporność korozyjna kompozytu na osnowie stopu magnezu AM50 umacnianego cząstkami SiC

Kamieniak K., Malik M. A.

Ochrona przed Korozją

|

2012

|

nr 11

495-498

PL

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

EN

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

7

Ocena przydatności osnowy z różnych stopów magnezu w kompozycie umacnianym cząstkami SiC

Braszczyńska K.N., Zyska A., Braszczyński J.

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 8

353-358

PL

Kompozyty na osnowie stopów magnezu są przedmiotem dużego zainteresowania z powodu głównie małej gęstości oraz podwyższonych modułów sztywności, wytrzymałości oraz odporności na zużycie cierne. Czynniki wpływające na strukturę i własności kompozytów magnezowych przedstawiono schematycznie na rysunku 1. Dokonano analizy mikrostruktur kompozytów wytworzonych na osnowie różnych stopów magnezu umacnianych cząstkami węglika krzemu. Na osnowę kompozytów użyto czystego magnezu oraz stopów zawierających: (i) 9% Al (0,8% Mn), (ii) 6% Zn (1% Zr) i (iii) 3% pierwiastków ziem rzadkich (RE). Próbki kompozytowe zawierające około 20% wag. heksagonalnych cząstek SiC typu 6H i maksymalnych wymiarach 32 mikrometra otrzymano metodą odlewania grawitacyjnego mechanicznie mieszanej suspensji. Wszystkie kompozyty charakteryzowały się dobrą zwilżalnością cząstek SiC przez ciekłą osnowę oraz równomiernym rozmieszczeniem fazy umacniającej w osnowie (rys. 2). Ujawniono obecność w osnowie kompozytów międzymetalicznej fazy Mg2Si jako składnika eutektyki Mg+Mg2Si (rys. 3). Składnik ten powstaje jako produkt reakcji pomiędzy magnezem a filmem SiO2 pokrywającym cząstki SiC z procesu ich naturalnego utleniania. Badania przy zastosowaniu elektronowej mikroskopii transmisyjnej wykazały, że granice rozdziału SiCp/Mg były czyste, pozbawione wydzieleń (rys. 4). Kompozyty wytworzone na osnowie stopów Mg-9%Al (oraz około 0,8% Mn) i Mg-6%Zn (około 1% Zr) charakteryzowały się również takim samym typem powierzchni rozdziału miedzy komponentami (rys. 5). Nie zostały również wykryte żadne reakcje pomiędzy komponentami w tych materiałach. W przypadku kompozytów otrzymanych na osnowie stopu Mg-3%RE obserwowano natomiast utworzenie grubych warstw reakcyjnych na granicy pomiędzy cząstkami SiC a osnową (rys. 6). Analizy TEM pozwoliły określić obecność wydzieleń RE3Si2 na granicy rozdziału pomiędzy komponentami, jak również w osnowie o charakterystycznej iglastej morfologii (rys. 7). Całość pierwiastków ziem rzadkich uległa reakcji z cząstkami SiC, tworząc wydzielenia RE3Si2 i powodując destrukcję fazy umacniającej. Wpływ poszczególnych pierwiastków stopowych na rodzaj połączenia komponentów przedstawiono schematycznie na rysunku 8.

EN

Magnesium matrix composites have attracted considerable interest mainly due to their low density and increased specific modulus, stiffness, strength and wear resistance. Factors affecting the structure and properties of magnesium matrix composites reinforced with ceramic particles are schematically presented in Figure 1. In this work microstructural analyses of composites produced on the base of different magnesium alloys reinforced with silicon carbide particles are presented. Pure magnesium and magnesium alloys containing: (i) 9 wt.% Al (0.8 wt.% Mn), (ii) 6 wt.% Zn (and l wt.% Zr) and (iii) 3 wt.% rare earth elements (RE) were used as the matrix. Composite samples containing about 20 wt.% of hexagonal SiC particles of the 6H type and the maximum diameter 32 [micro]m were obtained by gravity casling of the mechanically mixed suspension. All composites were characterised by a very good wetability of SiC particles by molten magnesium and a uniform distribution of the reinforcing phase within the matrix (Fig. 2). The presence of the Mg2Si intermetallic phase as a component of the Mg+Mg2Si divorced eutectic was determined in the composite matrix (Fig. 2). This compound forms as a product of the reaction between the magnesium and the SiO2 film covering the SiC particles from natural process of the oxidising them. The transmission electron microscopy investigations showed that the SiCp/Mg interfaces had an adhesive character of the joint and were free of precipitates and strongly connected (Fig. 3). Composites prepared on the base of the Mg-9 wt.% Al (and also about 0.8 wt.% Mn) and Mg-6 wt.% Zn (about l wt.% Zr) were also characterised by the same type of the interfaces between components (Fig. 5). Any reactions between components in these materials were determined. In the case of composites obtained on the base of Mg-3 wt.% RE the formation of wide reaction layers at the interfaces between the SiC particles and matrix alloy was observed (Fig. 6). TEM analyses allowed the determination of the presence of RE3Si2 precipitates at the interfaces between components and also in the matrix with characteristic needle-like morphology (Fig. 7). All the rare earth elements reacted with SiC particles to created the RE3Si2 precipitates and caused the destruction of the reinforcing phase. Influence of the particular alloying elements on the type of the component interfaces in magnesium matrix composites is presented schematically in Figure 8.