Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

In-situ formed, ultrafine Al-Si composite materials: ductility

Guba P., Gesing A., Sokolowski J., Conle A., Sobiesiak A., Das S., Kasprzak M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2019

|

Vol. 92, nr 1-2

5--12

EN

Purpose: The work objective includes optimization of the casting production and heat treatment processes that will simultaneously maximize the combination of strength, hardness, and ductility for hypereutectic Al-Si compositions with Si volume fractions of as much as 25 vol.%. In addition, such an in-situ formed composite alloy will attain a unique combination of low production cost, high potential recycled content, and functional characteristics suitable for mission critical aerospace and vehicular applications. Design/methodology/approach: The unique High Pressure Die Casting Universal Metallurgical Simulator and Analyser (HPDC UMSA) was used for melting, cyclic melt treatment, and solidification of the hypereutectic Al-Si-X (A390). The produced as-cast structures contained colonies of nano-diameter Si whiskers and other morphologies, and absence of primary silicon particles. Heat treated structures rendered nano and ultrafine metal matrix composites. Findings: New developed as-cast Al-Si materials containing nano-diameter Si whiskers, without primary silicon particles required ultra short time heat treatment to result in nano and ultrafine metal matrix composite, rendering their hardness, strength and wear resistance, and the same time retaining toughness and ductility. Research limitations/implications: The cast samples were produced in laboratory conditions and potential tensile strength was estimated from empirical correlation with micro-hardness measurements. In the future, the comprehensive mechanical properties need to be tested. Practical implications: These ultrafine Si, Al-MMCs can be net-shape formed by modified HPDC technology or consolidated from spray-atomized alloy powder. Originality/value: Optimization of the entire production process for the hypereutectic Al-Si alloy compositions achieved a uniform distribution of ~ 25 vol.% of ultrafine Si particles in ductile FCC-Al matrix further reinforced by age hardening with nano-scale spinodal GP-zones. The associated mechanical property and ductility improvements will open a wide range of critical lightweighting components in transportation: aerospace, terrestrial vehicle and marine to the optimized hypereutectic Al-Si alloys. Presently, these components do not use the commercial HPDC A390 alloys due to their limited ductility and strength. Proposed new technology will allow conversion of various cast airspace alloys with ultrahigh mechanical properties to the automotive applications.

2

Properties of Sinters Produced from Commercially Available Powder Mixtures

Borowiecka-Jamrozek J., Lachowski J.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 4

37--40

EN

This paper discusses the mechanical properties of a material fabricated from commercially available metal powder mixtures designed for use as a metal matrix of diamond impregnated composites. The mixtures with the catalogue numbers CSA and CSA800 provided by a Chinese producer are suitable for experimental laboratory testing. The specimens were fabricated in a graphite mould using hot pressing. The material was tested for density, porosity, hardness, and tensile strength under static loading. A scanning electron microscope (SEM) was used to analyze the microstructure and cleavage fracture of broken specimens. It was essential to determine how the chemical composition and the fabrication process affected the microstructure and properties of the material. The properties of the sinters were compared with those of hot pressed specimens fabricated from sub-micron size cobalt powder (Cobalt SMS). Although the as-consolidated material is inferior to cobalt, it displays a favourable combination of hardness, yield strength and ductility, and seems to have a great potential for moderate and general purpose applications.

3

Wpływ parametrów mielenia wysokoenergetycznego na właściwości proszków kompozytowych aluminiowo-ceramicznych

Witkowska A., Pawlik T., Michalik D., Sopicka-Lizer M.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 4

166--175

PL

Drobnoziarniste kompozyty na osnowie aluminium i jego stopów wzmacniane cząstkami ceramicznymi, stanowiące alternatywę dla kompozytów otrzymywanych metodami odlewniczymi, charakteryzuje submikroskopowy stopień rozdrobnienia i wysoka reaktywność. Celem prezentowanych badań było określenie wpływu parametrów mielenia w młynie planetarnym na powstawanie i właściwości proszku kompozytowego składającego się z siluminu, azotku krzemu i węgla szklistego. Analizowane parametry mielenia to: czas mielenia, prędkość obrotowa, średnica mielników, materiał wyłożenia oraz średnica misy mielącej. Zastosowano metody badawcze umożliwiające określenie rozkładu ziarnowego proszku kompozytowego, powierzchni właściwej, zawartości tlenu w proszku metalicznym i w azotku krzemu oraz składu fazowego. Przeprowadzone analizy wykazały zróżnicowany wpływ parametrów na efekt rozdrobnienia i właściwości rozdrobnionego materiału. Wysokoenergetyczne mielenie wieloskładnikowego proszku kompozytowego wywołuje reakcje chemiczne między składnikami proszku i aglomerację rozdrobnionych cząstek, których intensywność zależy od analizowanych parametrów mielenia. Analogiczne mielenie jednoskładnikowego proszku siluminowego dało odmienne wyniki.

EN

Fine-grained composites based on an aluminum matrix or its alloys, reinforced with submicron ceramic particles obtained by the powder metallurgy method are an alternative to the composites obtained by casting method and they can provide the submicrometer scale of reinforcement distribution. The aim of this study was to determine the impact of the milling parameters in a planetary mill on the formation and properties of the composite powder consisting of silumin, silicon nitride and glassy carbon. The analyzed parameters of milling are: the time of milling, the rotational speed, the diameter of the grinding media, the jar lining material and the diameter of the grinding bowl. Research methods enabling to determine the particle size distribution of the composite powder, the specific surface area, oxygen content in both, the metallic and silicon nitride powder, as well as phase composition changes induced by high-energy milling, were applied. The obtained results revealed a varying impact of milling parameters on the refining effect and on the properties of particulate material. High energy milling of the multi-component composite powder induced chemical reactions between the powder particles of various chemical composition and agglomeration of fine particles, with various intensity depending on the analyzed grinding parameters. Analogous milling of the sole silumin powder without ceramic reinforcement gave different results.

4

Metalizacja zanurzeniowa wyrobów ze stopów Fe-C charakteryzujących się dużą zawartością krzemu

Kopyciński D., Guzik E., Szczęsny A., Siekaniec D.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 5

261--265

PL

Przedmiotem badań była analiza wpływu zawartości Si w wybranym gatunku stali oraz żeliwa sferoidalnego na kinetykę wzrostu powłoki cynkowej podczas cynkowania zanurzeniowego. Badaniu zostało poddane żeliwo gatunku EN-GJS-500-7 o zróżnicowanej osnowie metalowej oraz stal typu S235JR, natomiast zabieg cynkowania został wykonany w temperaturze 450°C. Przeprowadzono analizę oraz pomiary grubości powłoki ochronnej ukształtowanej na powierzchni wyrobów z tych dwóch rodzajów stopów Fe-C oraz dodatkowo wyznaczono zależność wzrostu warstwy ochronnej od czasu i od rodzaju metalizowanego stopu.

EN

The object of the study was to analyze the influence of the Si content in the selected grade of steel and ductile cast iron on the growth kinetics of the zinc coating during hot-dip galvanizing. The study was conducted on cast iron EN-GJS-500-7 Grade of various metal matrix and steel S235JR. Galvanizing treatment was carried out at a temperature of 450°C. The analysis and measurement of thickness of the formed protective coating were performed. Furthermore determined the relationship between growth protective layer and time, according to the type of metallized alloy.

5

Zachowanie się kompozytów MgZn6-SiCp w próbie ściskania

Braszczyńska-Malik K.N., Chmielowiec P.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 1

99-103

PL

Przedstawiono wyniki badań własności mechanicznych kompozytów poddanych próbie jednoosiowego ściskania. Osnowę kompozytów stanowił stop Mg - 6% wag. Zn. Badane kompozyty były umacniane zmiennym udziałem wagowym cząstek węglika krzemu, wynoszącym 10, 20 i 30% wag. Kompozyty wytworzono prostą i niedrogą metodą odlewniczą, polegającą na mechanicznym mieszaniu ciekłego metalu z wprowadzonymi cząstkami w atmosferze ochronnej. Otrzymane kompozyty charakteryzowały się jednorodnym rozmieszczeniem fazy umacniającej w objętości osnowy. Ponadto, komponenty nie wykazywały tworzenia warstw reakcyjnych na granicy cząstka/osnowa. Osnowa kompozytów składała się z roztworu stałego cynku w magnezie (faza [alfa]) oraz eutektyki [alfa]+[beta] utworzonej w przestrzeniach międzydendrytycznych. Wartość umownej granicy plastyczności kompozytu zawierającego 10% wag. cząstek SiC wyniosła 110 MPa. Wytrzymałość na ściskanie kompozytu była natomiast równa 344 MPa. Wzrastający dodatek cząstek fazy umacniającej kompozyt powodował obniżenie wartości odkształcenia plastycznego przenoszonego przez materiał (rys. 2) w próbie ściskania. Rosnący udział wagowy cząstek SiC spowodował również wzrost wskaźników mechanicznych kompozytu. Zarówno umowna granica plastyczności, jak i wytrzymałość na ściskanie kompozytów wzrastały (rys. 3) wraz z rosnącym udziałem fazy wzmacniającej. W pracy zamieszczono także wyniki analiz przebiegu ścieżek pękania, powstałych w wyniku działania maksymalnych naprężeń ścinających (rys. rys. 4 i 5). Pęknięcia powstające w badanym materiale kompozytowym rozprzestrzeniały się po fazach stopu osnowy bez udziału granic rozdziału cząstka/osnowa, co świadczy o silnym połączeniu osnowy i fazy wzmacniającej kompozyt. W czasie badań nie obserwowano pęknięć rozprzestrzeniających się od cząstek SiC do osnowy czy przebiegających po granicach rozdziału pomiędzy cząstkami a osnową kompozytu.

EN

The results of mechanical testing of magnesium matrix composites under compression have been presented. The Mg - 6 wt.% Zn alloy was used as a composite matrix. The investigated composites were reinforced with different amount of silicon carbide particles, namely 10, 20 and 30 wt.% of SiCp. A simply and non-expensive casting method involving mechanical mixing of liquid metal and the introduced particles under the protective atmosphere was used to obtain the investigated materials. The resulted composites were characterized by uniform distribution of silicon carbide particles within the matrix alloy. Moreover, the components did not reveal creation of a reaction layers at the matrix/particles interfaces (Fig. 1). The matrix alloy was composed of a solid solution of zinc in magnesium ([alpha] phase) and a eutectic of [alpha]+[beta] phases located in interdendritic spaces. The yield strength value of composite reinforced with 10 wt.% of SiC particles was 110 MPa. The ultimate compressive strength of the composite was equaled to 344 MPa, what was shown in Figure 2. Increase the weight fraction of the reinforced phase caused a decrease in the plastic strain carried by the composites. However, it increased the values of the mechanical parameters measured during compression tests. Both of the parameters (the proof stress and the ultimate compressive strength) increased with the weight fraction of SiC particles (Fig. 3). In this paper the results of examination of the cracking path of the composites have been also described. The main cracking path followed the direction of the maximum shearing stress (Figs 4 and 5). The cracks in the tested composites, that arose during compression, propagated in the magnesium alloy matrix avoiding the interfaces between the SiC particles and matrix. This proves the strong connection between the metal matrix and the reinforcing phase. The performed analyses of the composite microstructure after compression tests did not reveal any cracks propagation at the matrix/particles interfaces or from the SiC particles to matrix.

6

Odporność korozyjna kompozytów na osnowie stopu Al-Zn-Mg wzmacnianych cząstkami Al2O3

Hyjek P., Kurtyka P., Wierzbiński S., Krawiec H.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 2

43-46

PL

Przeprowadzono badania odporności korozyjnej kompozytu AlZnMg/Al2O3 o udziale objętościowym cząstek wzmacniających Al2O3 na poziomie 10 i 20% w wodnym roztworze nadchloranu litu (LiClO4-H2O). Kompozyty badano w stanie wyjściowym, przesyconym oraz starzonym. Stwierdzono znaczne różnice odporności na korozję pomiędzy próbkami po zabiegach obróbki cieplnej, jak również pomiędzy kompozytami o różnym udziale objętościowym cząstek. W obu przypadkach obserwowano podobne charakterystyki zmian odporności. Przeprowadzono również analizę powierzchni badanych kompozytów po 20 minutach działania środowiska korozyjnego z wykorzystaniem mikroskopów optycznego i skaningowego. Stwierdzono powstanie wżerów na powierzchniach próbek niezależnie od zastosowanej obróbki cieplnej, przy czym dla próbek w stanie wyjściowym ich ilość była mniejsza. Wszelkiego rodzaju widoczne wady korozyjne występowały wyłącznie na granicach osnowa-faza wzmacniająca kompozytu, natomiast pozostała powierzchnia osnowy była pozbawiona wżerów.

EN

Corrosion resistance of AlZnMg/Al2O3 composite with volume fraction of Al2O3 reinforced particles 10 and 20% were investigated in LiClO4-H2O solution. The composites in the initial, solution treatment and ageing states were investigated. Considerable differences of corrosion resistance between specimens after heat treatment as well as different volume fraction of reinforced particles was found. In the both cases similar changes of corrosion resistance was observed (Figs 1-3). Using optical and scanning microscopes the analysis of composite surfaces after 20 minutes exposition in corrosion environment was carry out (Fig. 4). On surface of samples emerged corrosion pits regardless of heat treatment application, however, for specimens in the initial state quantity of corrosion pits was smallest. The every description corrosion damage was occurred on the boundary between matrix and reinforced particles, whereas remaining part of matrix surface was devoid of corrosion pits.

7

Nowoczesne materiały kompozytowe z metaliczną osnową na bazie lekkich stopów

Gabrylewski M.

Aparatura Badawcza i Dydaktyczna

|

2004

|

T. 9, nr 1

13--21

PL

Materiałom kompozytowym z metalową osnową w ostatnich dwóch dekadach poświęcono wiele uwagi i były one jednym z głównych kierunków badań w materiałoznawstwie. Szczególnie dużo uwagi poświęcono kompozytom z lekkich metali i ich stopów. W pracy scharakteryzowano kompozyty z osnową na bazie stopów: aluminium, tytanu, magnezu oraz intermetali, zbrojone włóknami krótkimi i długimi, wiskerami oraz cząstkami. Praca ma charakter przeglądowy z uwzględnieniem własnych prac nad kompozytami aluminium włókna węglowe.

EN

The metal matrix composites, especially with matrix made of light alloys, belong to advanced composites with large possibilities of applications. This paper describes aluminum, titanium and magnesium matrix composites reinforced with fibers, whiskers and ceramic particles. The state of own studies of the aluminum based composites reinforced with the continuous carbon fibers was shown.

8

Modelowanie fizyczne pneumatycznego wprowadzania dyspersoidu do osnowy metalowej

Janerka K., Gawroński J., Piątkiewicz Z., Cholewa M., Szajnar J., Szlumczyk H., Jezierski J.

Krzepnięcie Metali i Stopów

|

1999

|

R. 1, nr 39

121--128

PL

Wdmuchiwanie sproszkowanych materiałów do ciekłego metalu jest metodą pozwalającą na intensyfikację prowadzonego procesu metalurgicznego (nawęglanie, wprowadzanie dodatków stopowych, cząstek dyspersyjnych w celu otrzymania kompozytu). Bardzo ważnym zagadnieniem jest poznanie oddziaływania strumienia dwufazowego w ciekłym metalu. Szczególnie istotne znaczenie ma głębokość przenikania strumienia w zależności od sposobu wprowadzenia lancy oraz natężenia przepływu gazu i materiału. Jedyną drogą umożliwiającą określenie tych parametrów jest przeprowadzenie badań modelowych. Stąd w pracy przedstawiono zagadnienia modelowania fizycznego wdmuchiwania cząstek o różnej gęstości, położeniu lancy i zmiennych parametrach strumienia dwufazowego do wody. Stanowią one podstawę do określenia optymalnych parametrów wdmuchiwania cząstek zbrojących do osnowy kompozytu wytwarzanego na bazie stopów aluminium.

EN

Injecting of powdered materials into the liquid is a method making possible to intensify the metallurgical process (recarburization, making additions, dispergated particles in order to obtain composites). The issue of the great concern is to learn the effect of the two-phase stream in liquid metal. The matter of the greatest significance is the depth of the stream penetration according to the method of the lance inersion as well as gas and material rate of flow. The only one way making possible to determine those parameters is to carry out the model testing. Thereby, the work presents issues concerning modelling of a physical injection of particles having different densities, at various position of the lance as well as variable parameters of the two-phase stream into water. Obtained results were presented in the form of photographs. They form grounds for optimal parameters determination for reinforcing particles injection to the matrix of the composite produced from aluminium alloys.