Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wybrane właściwości materiałów wielowarstwowych otrzymanych z kompozytów na osnowie proszku aluminium przez kucie na gorąco w matrycy zamkniętej

Szczepanik S., Wojtaszek M.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 3

256-259

PL

Przedstawiono wyniki badań otrzymywania wyrobów wielowarstwowych ze skokowym gradientem składu chemicznego z metalowych materiałów kompozytowych, otrzymanych z proszku aluminium RAl-1 i mieszanek tego proszku ze stopowym proszkiem Al17Si5Fe3Cu1,1Mg0,6Zr (oznaczony Al17) w ilości 20, 40 i 60% masowych. Zagęszczone wstępnie na zimno wypraski z proszku aluminium i z mieszanek proszków nagrzewano do temperatury 485°C i odkształcano w podgrzewanych matrycach zamkniętych na prasie śrubowej. Dla otrzymanych w ten sposób materiałów określono takie właściwości, jak: gęstość, twardość, wytrzymałość na rozciąganie, zginanie i na ściskanie w stanie po odkształceniu i po przesycaniu oraz starzeniu. Gęstość wyrobów po tych zabiegach odpowiada gęstości teoretycznej. Wszystkie badane właściwości mechaniczne z wyjątkiem wytrzymałości na rozciąganie zwiększają się wraz ze wzrostem zawartości stopu aluminium w kompozytach. Wytrzymałość na rozciąganie osiąga wartość największą dla zawartości 40% mas. proszku stopowego. Ze wzrostem zawartości proszku stopowego maleje odkształcenie krytyczne podczas ściskania. Wytworzono wyroby wielowarstwowe w analogicznych warunkach jak materiały kompozytowe. Dla tworzyw warstwowych zbadano ich właściwości podczas zginania w zależności od składu chemicznego warstw i sposobu ich ułożenia w stosunku do kierunku obciążenia. Stwierdzono, że wytrzymałość na zginanie silnie zależy od sposobu ułożenia warstw w odniesieniu do kierunku obciążenia próbki podczas badań.

EN

Manufacturing of layer specimens with gradient chemical compositions from mixtures of aluminium RAl1 and aluminium alloy Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr (designated Al17) was investigated. The preforms were manufactured by cold pressing - such that the concentration changed from 0 to 60% alloy at 20% intervals. Preforms and gradient layer preforms were closed - die forged at 485oC on a screw press. The structure and the mechanical properties after forging and additional heat treatment were investigated. Microstructure examination indicated no porosity in all samples. The influence of chemical composition on mechanical properties in tensile, bending and compression tests was examined. With increasing Al17 content, an increase in the compression and bend strengths appeared. Highest tensile strength was recorded for 40% Al17 content. The critical strain during a compression test decreased with an increase of Al17 powder in the composites. The multi layer materials were manufactured as the composites. The dependences of the bend strength on construction of specimens, gradient of chemical composition and manner of their loading were analysed. Tests were carried out parallel to the concentration gradient in these specimens. Layer Al-60%Al17 on top of the specimens (specimen DCB) resulted in higher values than when the top layer had the highest aluminium concentration (specimen BCD).

2

Modelling of forming processes of two-component Al-Al alloy composites

Szczepanik S.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 1

24-28

EN

This paper analyses two-component material flow during forming processing. It is important to work out a suitable method of analysis of the flow of such materials during forming processing to improve the manufacturing technology of products with required shapes and properties. Physical and numerical simulation of the flow of PM preforms during forging was carried out to obtain qualitative information. The hot forming approach was adopted to obtain high density and required shape of PM composite products. Starting materials were obtained by cold pressing and hot consolidation; these were a layer and coat-core preform of aluminium and Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr powder. Flow of metal-metal composites during closed-die forging and extrusion is analysed. Starting materials were obtained by cold pressing and hot consolidation; these were a layer and coat-core preform of aluminium and Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr powder. Simulation of the flow of PM preforms during forming processes using the finite element simulation program LARSTRAN/Shape was carried out to obtain qualitative information. Numerical modelling required setting up procedures for input of initial material and identification of its constituents and their control during the shaping simulation and remeshing. To accomplish this, a workpiece consisting of several different materials was input to the finite element simulation program LARSTRAN/Shape. Results of numerical FEM simulation of the flow of PM preforms during forming processes by closed-die forging and extrusion are comparable to the observed zones of component materials.

PL

Odkształcanie na gorąco wyprasek z materiałów kompozytowych otrzymanych metodą metalurgii proszków stosuje się do wytwarzania wyrobów o dużej gęstości. W artykule przedstawiono analizę płynięcia materiałów kompozytowych metal-metal podczas odkształcania w procesie kucia w matrycach zamkniętych i wyciskania. Wypraski wielowarstwowe typu warstwa-warstwa i powłoka-rdzeń otrzymano przez prasowanie na zimno i zagęszczanie na gorąco. Do wytworzenia wyprasek zastosowano proszek aluminium i proszek jego stopu Al17Si5Fe3Cu1,1Mg0,6Zr. Numeryczne modelowanie odkształcania takich materiałów wymagało przygotowania procedury wprowadzania wyjściowych danych materiałowych, ich identyfikację i kontrolę podczas odkształcania oraz podczas generowania nowej siatki elementów. Wyrób złożony z wielu różnych materiałów oraz charakterystyki tych materiałów stanowią dane wyjściowe do symulacji metodą elementów skończonych z zastosowaniem programu LARSTRAN/Shape. Numeryczna symulacja płynięcia podczas odkształcania materiałów kompozytowych dała ilościowe i jakościowe informacje o zachowaniu się tych tworzyw podczas kucia lub wyciskania. Wyniki symulacji numerycznej są porównywalne z danymi eksperymentalnymi przedstawiającymi rozkład składników na przekroju wyrobów.

3

Kształtowanie na gorąco w procesach zagęszczania i wyciskania proszku stopu Al-Si-Fe-Cu oraz mieszaniny tego proszku i 10% cząstek SiC

Wojtaszek M., Szczepanik S., Doniec K.

Kompozyty

|

2006

|

R. 6, nr 2

44-49

PL

Przedstawiono wyniki badań materiałów otrzymanych w technologii łączącej procesy przeróbki plastycznej oraz metalurgii proszków. Półwyroby przeznaczone do wyciskania wytworzono w procesie zagęszczania na gorąco w matrycach zamkniętych stopowego proszku Al17Si5Fe3Cu1,1MgO,6Zr oraz mieszaniny tego proszku i cząstek węglika krzemu w ilości 10% objętościowych. Zagęszczanie prowadzono w temperaturze 530°C, stosując nacisk jednostkowy 300 MPa przy czasie 7 min jego oddziaływania na materiał. Uzyskane w ten sposób półwyroby wyciskano w temperaturze 530°C, ze współczynnikiem wyciskania [lambda] = 13,7, przy prędkości trawersy prasy 0,1 mm/s. Zarejestrowano wielkość sił podczas realizacji procesu wyciskania w funkcji przemieszczenia stempla (rys. 2). Badano wpływ składu chemicznego na względną gęstość (rys. 3) i twardość (rys. 4) wstępnie zagęszczonych na gorąco półwyrobów oraz po ich wyciskaniu. Określono także wytrzymałość na zginanie (rys. 5) i zużycie ścierne (rys. 6) wyciskanych tworzyw. Ocenie poddano powierzchnie przełomów wyciskanych materiałów (rys. 8), powstałe w próbie zginania w temperaturze otoczenia oraz ich struktury (rys. 7). Gęstości półwyrobów otrzymanych w procesie zagęszczania w temperaturze 530°C w matrycach zamkniętych stopowego proszku AI17Si5Fe3Cu1,1MgO,6Zr odpowiadają gęstości względnej litego materiału. Wyciskanie w temperaturze 530°C tych półwyrobów powoduje przetworzenie materiału bez zmiany jego względnej gęstości. Wprowadzenie 10% obj. cząstek węglika krzemu spowodowało spadek gęstości kompozytu 0,2-0,3%. W efekcie obecności fazy umacniającej w osnowie nastąpił wzrost twardości materiału. Po wyciskaniu w temperaturze 530°C była ona niższa niż półwyrobów o tym samym składzie chemicznym, otrzymanych w procesie zagęszczania na gorąco. Cząstki węglika krzemu wprowadzone do osnowy spowodowały podwyższenie wytrzymałości na ściskanie oraz zmniejszenie zużycia ściernego materiałów kształtowanych w procesie wyciskania na gorąco. Powierzchnie zniszczenia tych materiałów mają charakter kruchych przełomów. Obserwacje struktur materiałów powstałych po wyciskaniu na gorąco nie wykazały obecności porów, co potwierdza jakościowo wyniki uzyskane podczas badań gęstości (rys. 7).

EN

The work presents the results of research of the materials obtained from powder using the technology that combined metal forming and powder metallurgy. Semi-finished products designed for the extrusion were produced by hot consolidation in closed-die the Al17Si5Fe3Cu1,1MgO.6Zr powder and mixture of this powder and 10 vol.% of silicon carbide particles. Consolidation process was performed at 530°C, at unit pressure 300 MPa and with stamp pressing time of 7 minutes. The semi-finished products obtained in this way were extruded at 530°C, at a traverse speed of 0.1 mm/s and at extrusion ratio [lambda]= 13.7. The values of the forces which appear during extrusion in 530°C as a function of punch dispalcement were registered. The relative density (Fig. 3) and hardness (Fig. 4) for materials after hot consolidation and extrusion. The compression strength at room temperature (Fig. 5) and the abrasive wear (Fig. 6) for the extruded products were investigated. The fracture surfaces in a bending test at room temperature (Fig. 8) and the structures (Fig. 7) of hot extruded materials were estimated. Extrusion at 530°C caused material processing with invariable of relative density value. The addition of silicon carbide particles causes only insignificant drop in density of composite materials, in a range of 0.2-0.3%. Introducing the reinforced phase in the matrix leads to the increase of product hardness The hardness of materials obtained by hot extrusion was lower than for semi-products by the some chemical composition, after hot consolidation in closed-die. In the case of the materials manufactured by hot extrusion, addition 10% of silicon carbide particles leads to the increase of the compression strength and abrasive wear results. The destruction surface of the materials, obtained by hot extrusion arose as a result of brittle cracking. Observation of the hot extruded products microstructures was confirmed by qualitative density measurements results (Fig. 7).

4

Kucie w matrycach zamkniętych wyprasek z proszku stopu Al-Cu-Si z udziałem fazy ciekłej.

Szczepanik S., Frydrych H., Krawiarz J., Wiśniewski B.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2003

|

R. 48, nr 10-11

473-479

PL

Jednym z najnowszych procesów kształtowania materiałów jest odkształcanie z udziałem fazy ciekłej, która współistnieje z fazą stałą w stopach podczas ich krzepnięcia lub w wyniku nagrzewania do temperatury pomiędzy solidusem i likwidusem. Poszukuje się w tym procesie takich warunków odkształcania, które umożliwią otrzymanie wyrobów o wysokich własnościach przy małych naciskach jednostkowych podczas jego realizacji. W artykule omówiono zagadnienia związane ze zmianami w strukturze stopu Al8,84%Cu6,33%Si0,65%Mg w zależności od parametrów nagrzewania do kucia, tj. temperatury i czasu wygrzewania oraz wielkości odkształcenia dla wyjściowych materiałów w postaci odlewu oraz wyprasek otrzymanych z proszku. W wyniku badań określono warunki tworzenia się fazy ciekłej w czasie nagrzewania do kucia. Materiał otrzymany z wyjściowego materiału w postaci proszku charakteryzuje się znacznie drobniejszym ziarnem fazy stałej i równomierniejszym rozłożeniem wokół niej fazy ciekłej o składzie eutektycznym w porównaniu do odlewu. Kucie w matrycach zamkniętych w temperaturze 510 i 530 °C wyprasek z proszku stopu Al8,84%Cu6,33%Si0,65%Mg prowadzi do całkowitego zagęszczenia tworzywa. Przeprowadzone badania własności mechanicznych i struktury odkuwek otrzymanych z. wyprasek tego proszku wykazały możliwość wytwarzania w procesie odkształcania z udziałem fazy ciekłej wyrobów o zadowalających własnościach, zależnych od temperatury odkształcania i parametrów obróbki cieplnej po kuciu.

EN

Forming in the semi-solid state, which is present in alloys during their solidification or in effect of heating up to temperature between solidus and liquidus, is one of the latest forming processes. Such forming conditions are being searched for that would enable to obtain products with the required properties using small pressure. Problems connected with changes in the structure of Al8,84%Cu6,33%Si0,65%Mg in dependance of heat treatment conditions, i.e. temperature and heating time and the magnitude of deformation for the material as a cast and compacts from the powder have been discussed. As a result of the research the conditions of appearing of the structure with liquid phase content have been determined. The material obtained from the powder is characterised by finer grain and more even distribution of eutectic mixture around solid phase than the cast. Full densification of PM compacts after closed-die forging at temperature 510 and 530 °C was obtained. Research of mechanical properties and the structure of forgings has shown that the products obtained from PM perform have the required properties, which depend on the forming temperature and heat treatment parameters.