Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Use of Used Graphite Electrodes as Metal Matrix Composites Reinforcement

Łągiewka Małgorzata

Archives of Foundry Engineering

|

2024

|

Vol. 24, iss. 1

21--25

EN

The work presents the effect of the addition of graphite from recycled graphite electrodes on the mechanical properties of metal matrix composites (MMC) based on the AlMg10 alloy. A composite based on the AlMg10 alloy reinforced with natural graphite particles was also tested. Further, tests of the mechanical properties of the AlMg10 alloy were performed for comparative purposes. Composites with a particle content of 5, 10 and 15 percent by volume were produced by adding introduction of particles into the liquid matrix while mechanically mixing molten alloy. The composite suspensions were gravitationally cast into metal molds. Samples for the Rm , R 0.2, A and E tests were made from the prepared castings. Photos of the microstructures of the materials were also taken. The research shows that the addition of graphite to the matrix alloy causes minor changes in tensile strength (Rm) and yield strength (R 02), regardless of the type of graphite used. The results of the relative elongation tests showed that the introduction of graphite particles into the matrix alloy had an adverse effect on the elongation values in the case of each of the tested composites. The introduction of graphite particles into the AlMg10 alloy significantly increased the Young’s modulus value, both in the case of composites with flake graphite (natural) and graphite from ground graphite electrodes.

2

EN AW-AlMg1SiCu alloy matrix composite materials reinforced with halloysite particles manufactured by mechanical milling

Dobrzański L. A., Tomiczek B., Pawlyta M., Gołombek K.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

102--105

EN

In this work the selected results of microstructure investigations and mechanical properties of the aluminium matrix composite materials reinforced with halloysite particles manufactured by powder metallurgy techniques, including mechanical milling and pressing and hot extrusion following them, are presented. Composite materials were elaborated employing the air atomized powders of aluminium alloy EN AWAlMg1SiCu as a matrix and the halloysite nanotubes as a reinforcement. Composite powders of aluminium alloy matrix reinforced with 5, 10 and 15 wt % of halloysite nanotubes were manufactured by high-energy ball milling using a planetary mill. The obtained composite powders were compacted in the cylindrical matrix of 25 mm in diameter with pressure of 300 MPa and then extruded at 480°C with caning and without degassing. The microstructure of the investigated material was examined by the light microscope and scanning and transmission electron microscope. To determine microhardness suitable tests were performed in the parallel plane related to the extrusion direction with a use of the Vickers hardness tester. The tests were also carry out to determine compressive strength static compression. It has been found that the process of low-energy agitation of the input powders causes relatively uneven distribution of irregular, mostly agglomerated reinforcement particles in the matrix. The composite materials produced in the process of high-energy grinding are characterized by a different structure: the halloysite reinforcement particles are very evenly distributed, rarely forming any agglomerations. The composite materials obtained as a result of mechanical synthesis and hot extrusion are characterized by the structure of evenly distributed, disperse mineral phase particles in fine-grain matrix of EN AW-AlMg1SiCu alloy, thus facilitating the obtainment of higher values of strength properties in comparison to the initial alloy. The nanostructural composite materials reinforced with halloysite particles with 15% mass share are characterized by more than 180% higher plasticity limit and almost twice higher microhardness in comparison to the matrix material.

PL

W pracy przedstawiono wybrane wyniki badań materiałów kompozytowych o osnowie stopu aluminium wzmacnianych cząstkami haloizytowymi wytworzonych z wykorzystaniem metod metalurgii proszków: mechanicznego mielenia oraz kolejno prasowania i wyciskania na gorąco. Badane materiały kompozytowe wytworzono z proszku stopu aluminium EN AW-AlMg1SiCu, stanowiącego materiał osnowy i wzmacnianego nanorurkami haloizytowymi. Do badań przygotowano trzy zestawy próbek zawierających odpowiednio 5, 10 i 15% masowo cząstek wzmacniających, mielonych w wysokoenergetycznym młynie kulowym. Proszki kompozytowe otrzymane w procesie mechanicznego mielenia sprasowano na zimno za pomocą prasy hydraulicznej w formie o średnicy 25 mm pod ciśnieniem 300 MPa, a następnie wyciskano w temperaturze 480°C bez odgazowania, w koszulce osłonowej. Strukturę opracowanych materiałów kompozytowych zbadano za pomocą mikroskopii świetlnej, a także skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Sposobem Vickersa zmierzono twardość wyciskanych materiałów kompozytowych na zgładach poprzecznych, a na uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej wykonano badania wytrzymałości na ściskanie. W celu oceny wpływu oddziaływania procesu mechanicznego mielenia proszków wyjściowych na własności badanych materiałów kompozytowych w porównaniu z procesem mieszania tych samych proszków zastosowano dwa rodzaje procesu mielenia. Stwierdzono, że proces niskoenergetycznego mieszania proszków wyjściowych powoduje stosunkowo nierównomierne rozłożenie nieregularnych, w większości zaglomerowanych cząstek wzmocnienia w metalowej osnowie. Odmienną strukturą cechują się materiały kompozytowe wytworzone w procesie wysokoenergetycznego mielenia: haloizytowe cząstki wzmacniające są rozłożone bardzo równomiernie, rzadko tworząc skupiska. Otrzymane w procesie mechanicznej syntezy i wyciskania na gorąco materiały kompozytowe charakteryzują się strukturą równomiernie rozłożonych, rozdrobnionych cząstek fazy mineralnej w drobnoziarnistej osnowie stopu EN AW-AlMg1SiCu, sprzyjającą osiąganiu wyższych wartości własności wytrzymałościowych w porównaniu ze stopem wyjściowym. Wytworzone nanostrukturalne materiały kompozytowe wzmacniane cząstkami haloizytowymi o udziale masowym 15% charakteryzują się w porównaniu z materiałem osnowy większą o ponad 180% granicą plastyczności oraz ponad dwukrotnie większą mikrotwardością.

3

Soldering of cast AlSi/SiC(p) using Zn-Al.-Cu filler material

Wysocki J., Gawdzińska K., Jasionowski R.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2010

|

Vol. 30, nr 3

51-58

EN

Soldering process of cast metal matrix composites based on AlSi9 and AlSill reinforced by SiC particles using Zn-AI-Cu filler material has been presented in this paper. Structure changes occurred in the diffusion line area and their influence on mechanical properties have been described.

PL

W artykule przedstawiono proces lutowania z użyciem lutu Al-Zn-Cu metalowych odlewów kompozytowych o osnowie AlSi9, AISill i zbrojeniu w postaci cząstek SiC. Opisano zmiany strukturalne zachodzące w lutowinie i strefie linii dyfuzji oraz ich wpływ na właściwości mechaniczne złącza lutowanego.

4

Przyczynek do ekspertyzy z dawnych lat - metalowe materiały kompozytowe

Sobczak J. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

Vol. 30, nr 6

543-544

PL

Artykuł dotyczy ekspertyzy sporządzonej w 1978 roku przez członków ówczesnego Komitetu Nauki o Materiałach Polskiej Akademii Nauk na temat kompozytów i ich przewidywanego zastosowania praktycznego. Przedstawiono ocenę zawartych w niej zapisów oraz wyrażono skrótowy pogląd dotyczący aktualnych zadań i wyzwań dnia dzisiejszego w zakresie metalowych materiałów kompozytowych. Zwrócono uwagę na aktualność sprecyzowanych w ekspertyzie wniosków w zakresie proponowanej tematyki badawczej, zwłaszcza dezyderatu o istotności i ważności fizykochemicznych podstaw technologii wytwarzania kompozytów, w tym o osnowie metalowej. Nakreślony przed laty scenariusz rozwoju nauki i praktyki kompozytów w Polsce w wielu punktach został zrealizowany, co poparto w tekście wybranymi przykładami działalności organizacyjnej, prowadzonej od czasu sporządzenia omawianej ekspertyzy do czasów współczesnych. Podano przykłady niekonsekwentnego stosowania nazewnictwa i nietrafionych przewidywań i prognoz. Zarysowano potrzebę zdecydowanych działań w sferze badań noszących charakter technologiczny. Sformułowano postulat wyeliminowania niepotrzebnego dublowania tematyki badawczej i rozpoczynania etapów pracy doświadczalnej od podstaw przez ośrodki o małym doświad-czeniu i niewielkich możliwościach twórczych. Do prowadzenia prac utylitarnych predestynowano instytuty naukowo-badawcze, z założenia prowadzące badania wdrożeniowe. Zwrócono uwagę na istotną rolę, jaką mają do spełnienia szkoły wyższe, instytucje akademickie oraz organizacje stowarzyszeniowe w zakresie wymiany doświadczeń, szkolenia i propagowania wiedzy z zakresu teorii i praktyki metalowych materiałów kompozytowych. Zasygnalizowano konieczność wprowadzenia kultury obligatoryjnego dzielenia się informacją o zdolnościach projektowych kompozytów, sposobach ich wytwarzania i przetwarzania, szczególnie w relacji do partnerów przemysłowych. Zwrócono uwagę na konieczność znacznego wsparcia finansowego, niezbędnego dla realizacji zarysowanych zamierzeń, zwłaszcza przez agendy rządowe. Wskazano na potrzebę rozwoju badań nad stanem ciekłym, w tym nad fenomenem zjawiska zwilżalności, interpretacją i identyfikacją oddziaływania fizykochemicznego w wysokiej temperaturze oraz za-gadnieniem kreacji mechanizmów interakcji na powierzchni rozdziału zbrojenie/osnowa.

EN

The article refers to an expert study on composites and their anticipated practical use, submitted in 1978 by members of the, operating at that time, Committee of Materials Science, Polish Academy of Sciences. The information recorded in the study was evaluated and a short opinion was expressed on current tasks and today's challenges that are to be met in the field of metal matrix composites. Attention was drawn to the fact that conclusions made in the study on the proposed subjects of research have never lost their topicality, especially the desideratum of a significance and importance of the physico-chemical backgrounds of the technology of composite fabrication, metal matrix composites included. The scenario depicted years ago for the development of scientific and practical aspects of the application of composites in Poland has been successfully implemented in many points, the fact that in the text was illustrated with selected examples of organization activities carried out since the time when the said expert opinion was elaborated until the present day. Examples of inconsistent and misapprehended use of terms and definitions and of the unsuccessful expectations and forecasts were given. The need for firm actions to be taken in the field of technological research was strongly emphasized. A postulate was formulated to eliminate the unnecessary duplication of work on research subjects, and the inutility of starting ab ovo the individual stages of experimental work by various research centers lacking experience and of little creative power. The scientific and research institutes were considered predestined to a utilitarian work, since as a rule they are also responsible for implementations. The important role that higher schools, various institutions of an academic profile and associations are supposed to play in the exchange of experience, training, and knowledge dissemination in the field of the theory and practice of metal matrix composites was highlighted. The need for introducing the culture of an obligatory sharing of information on project feasibility of composites and on the process of their fabrication and treatment was addressed, especially in relation to partners from industry. The need for obtaining a considerable financial support for practical execution of the outlined tasks, especially by the governmental agenda, was signaled. The emphasis was put on the importance of further studies of the liquid state, including the wetting effect phenomena, combined with interpretation and identification of the high-temperature physico-chemical effects and most vital issues related with the creation of interaction mechanisms at the matrix/reinforcement interface.

5

Nowoczesne materiały złożone na bazie stopów aluminium

Grabian J.

Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie

|

2005

|

nr 7 (79)

23-32

PL

Rozwój lotnictwa i technologii kosmicznych wymusił konieczność opracowania nowych, odpornych na podwyższone temperatury materiałów spełniających wymagania szczególnie w zakresie wysokiej wytrzymałości i niskiej gęstości. Materiałem spełniającym te wymagania okazały się metalowe kompozyty powstałe przez odpowiednie połączenie osnowy ze stopów aluminium lub magnezu i elementów zbrojących, najczęściej ceramicznych, w postaci włókien, cząstek lub whiskerów. Tak zbudowany złożony materiał charakteryzuje się zespołem właściwości niemożliwym do uzyskania w przypadku materiałów klasycznych. Podstawy teoretyczne obszaru badań dotyczących materiałów - inżynierii materiałowej - pozwalają na tworzenie materiałów kompozytowych o właści-wościach zgodnych z potrzebami konstruktora. Materiały te stały się dominującym czynnikiem postępu w szeroko pojętym transporcie, szczególnie lądowym i powietrznym, a także w medycynie, w produkcji sprzętu sportowego i rekreacyjnego itp. Metalowe materiały kompozytowe na bazie stopów aluminium znalazły szczególnie szerokie zastosowanie w produkcji elementów silników spalinowych, obudów skrzyń biegów, wałów napędowych, elementów zawieszenia i innych elementów konstrukcyjnych, przyczyniając się tym samym do obniżenia masy własnej pojazdów w transporcie lądowym, co skutkuje zmniejszeniem zużycia paliwa. Materiały te umożliwiły również wprowadzenie w silnikach spalinowych zmian konstrukcyjnych pozwalających na zmniejszenie emisji szkodliwych składników spalin. Materiałem, który powstał na bazie kompozytów aluminiowych zbrojonych cząstkami ceramicznymi są piany metalowe o niskiej gęstości. Materiał ten znajduje zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym jako wypełnienie struktur podlegających niszczeniu w strefie zgniotu, stając się, jako znakomity absorbent energii, istotnym czynnikiem pozwalającym konstruować bezpieczne środki transportu.

EN

The development of aviation and space technologies has made it necessary to work out new materials, resistant to elevated temperatures, meeting requirements particularly in the range of high strength and low density. These requirements have been met by metal composites created by a suitable linking of the matrix of aluminium or magnesium alloys and reinforcing elements, mostly ceramic, in the form of fibres, particles or whiskers. Material thus composed is characterized by a set of properties difficult to attain in the case of classical materials. The theoretical bases of the research area material engineering - permit the creation of composite materials with properties conformed to the designer's needs. These materials have become the predominant factor of progress in transport widely conceived, particularly land and air transport, and also in m.edicine, in the production of sports and recreational equipment etc. Metal composite materials on the base of aluminium alloys have found particularly wide application in the production of diesel engines for the motor trade, gearbox casings, crankshafts. suspension elements and other construction elements, thus contributing to lowering the complete vehicle kerb weight. which results in the decrease of fuel consumption. These materials have also mad" It possible to introduce construction changes in diesel engines, permitting a decrease in the emission of harmful fuel exhaust components. Material that was created on the base of aluminium composites reinforced with ceramic particles, is metal foam of low density. It finds particular application in the motor industry, as the filling of structures subject to destruction in the crumple zone, becoming, as an excellent energy absorber, an essential factor in constructing safe cars .

6

Aspekty odlewnicze i charakterystyki eksploatacyjne tłoków kompozytowych zbrojonych lokalnie

Górny Z., Sobczak J., Sławiński Z.

Odlewnictwo - Nauka i Praktyka

|

2004

|

R. 6, nr 2

4-13

7

Próby tłoczenia powłok z porowatego kompozytu Cu-Al2O3

Cyunczyk A., Sieniawski J.

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 8

392-396

PL

Właściwości mechaniczne, a szczególnie plastyczność porowatych metali i stopów zależy nie tylko od udziału objętościowego porów, ale również od ich geometrii (kształtu, wielkości i rozkładu porów w osnowie). Pod tym względem można dopatrywać się analogii między spiekanymi materiałami porowatymi, a żeliwami, gdyż wtrącenie grafitu w żeliwie podobnie jak pory w spieku stanowią wewnętrzne karby w materiale. Na podstawie porównania właściwości mechanicznych żeliw szarych i żeliw sferoidalnych można wnioskować, że doprowadzenie do zmiany kształtu porów z nieregularnego w sferoidalny pozwoli poprawić zdolność spieków do odkształceń plastycznych na zimno. Niniejsza praca jest próbą weryfikacji tej tezy w odniesieniu do obróbki plastycznej polegającej na tłoczeniu powłok z porowatego kompozytu. Przedmiotem badań był dyspersyjnie umocniony kompozyt Cu-Al2O3. Proszek kompozytu zawierający 1% obj. Al2O3 wytwarzano, scalając proszek miedzi z proszkiem tlenku glinu, przy wykorzystaniu techniki mechanicznego stopowania. Zastosowano niekonwencjonalny sposób mechanicznego stopowania, który polega na wielokrotnym powtórzeniu dwóch operacji: prasowania proszków w matrycy i zdzierania pilnikiem uzyskanej wypraski na proszek. Technika ta została opisana we wcześniejszej pracy [3]. Proszek kompozytu był następnie prasowany na zimno w matrycy i spiekany. Zastosowano dwa warianty spiekania, a mianowicie: spiekanie swobodne wyprasek oraz tzw. spiekanie pod ciśnieniem wewnętrznym. W tym drugim przypadku formowano wypraski o porach zamkniętych, a uwięziony w nich gaz wykorzystano podczas spiekania do aktywowania procesu i ukształtowania porów o postaci sferoidalnej. W tym zakresie wykorzystano wcześniejsze doświadczenia własne [4-6). Przygotowano próbki o kształcie krążków o średnicy 60 mm i grubości od l do 2 mm. Porowatość próbek zaprojektowano w granicach od 10 do 23%. Tłoczenie spieków przeprowadzano w przyrządzie do prób miseczkowania (rys. 2). Podczas prób rejestrowano przebieg siły tłoczenia (rys. 3). Graniczna porowatość spieków, przekroczenie której w górę nie pozwala na uzyskanie prawidłowych wytłoczek, okazała się większa w przypadku próbek spiekanych pod ciśnieniem wewnętrznym niż próbek spiekanych swobodnie. Zatem sferoidyzacja porów (rys. 4), towarzysząca spiekaniu pod ciśnieniem wewnętrznym, poprawia zdolność porowatego kompozytu do odkształcenia plastycznego na zimno. W przypadku wszystkich spieków graniczna porowatość rośnie ze zmniejszeniem grubości tłoczonych próbek. Siła tłoczenia nieznacznie rośnie ze wzrostem gęstości spieków (rys. 5).

EN

It is well-known that mechanical properties, especially plasticity of porous metals nad alloys is strongly dependent not only on the volume fraction of porosity but also upon a pore geometry (shape, size and distribution of pores). Sintered materials are in many respects similar to cast iron materials, since the graphite and pores cinstitute internal notches. It is commonly known that the notching effect is very high in grey cast iron with the graphite lamellae and mild in spheroidal cast iron with the spheroidal graphite forms. So, for the sake of the mechanical properties of porous bodies, a change from irregular to spheroidal shape of pores is desirable. In this paper a preliminary investigation upon a cold stamping of sintered porous bodies is described. Dispersion strengthened Cu-Al2O3 composite was the object of an experimental. Elemental powders of copper and alumina were used as starting materials. Composite powder: copper + 1vol.% alumina was prepared by mechanical alloying (MA). A nontraditional variant of MA which is founded in repetition of powders pressing and compact filing was applied. This techniąue is described in the earlier work [3]. The MA-ed powder was cold pressed and then sintered. Two conditions for sintering were applied namely free sintering and sintering under inner pressure. During sintering under inner pressure the energy of compressed gas in closed pores is utilized for activation of sintering and alteration of pore shape from irregular to spheroidal shape [4-6]. Disk samples of 60 mm diameter and 1-2 mm in thickness were obtained. Porosity of sintered samples was closed within the range of 10-23%. Samples were stamped incupping test attachment (Fig. 2). The results arę collected at Table 1. The force of stamping was recorded (Fig. 3). A limiting porosity, above which the correct drawpiece is not obtained, is greater for samples sintered under inner pressure than for samples sintered free. So, the spheroidization of pores (Fig. 4) during sintering under inner pressure is a cause of increase the plasticity of sintered composite. In both cases this limiting porosity rises with decreasing of the sample thickness. The force of stamping slightly depends on the density of samples (Fig. 5).