Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Materiały kompozytowe o osnowie stopu aluminium umacniane pianami ceramicznymi

Myalski J., Hekner B.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

220--223

PL

W artykule przedstawiono proces wytwarzania nowych materiałów kompozytowych na osnowie aluminium, w których zbrojenie stanowiły pianki z porami otwartymi wykonane z tlenku glinu, węgla szklistego oraz tlenku glinu pokrytego węglem szklistym. Pianki były poddane infiltracji ciśnieniowej ciekłym stopem aluminium. Przedstawiona metoda otrzymywania kompozytu eliminuje typowe problemy występujące podczas wytwarzania kompozytów z osnową metalową i cząstkami ceramicznymi, takie jak: sedymentacja, aglomeracja i niejednorodność rozmieszczenia cząstek. Mikrostrukturę pianek i wytworzonych kompozytów scharakteryzowano za pomocą SEM, potwierdzając skuteczność przyjętej procedury. Ponadto przedstawiono możliwe zdefektowanie struktury kompozytu występujące w przypadku niewłaściwego doboru parametrów procesu technologicznego.

EN

The article presents a fabrication process of a new aluminium matrix composite reinforced by foams with open pores made of aluminium oxide, glassy carbon and aluminium oxide covered by glassy carbon layer. Ceramic foams were pressure infiltrated in vacuum by liquid aluminium alloy. Proposed method of material manufacturing lets to eliminate common problems with traditional metal composites with ceramic particles, like a particles’ sedimentation, agglomeration or inhomogeneity. Microstructure of applied foams and composites was characterized by SEM and confirmed the manufacturing possibility of a new type of materials. Additionally, some structural defects in composites formed as a consequence of improper technological parameters of infiltration process were presented.

2

Pianki korundowe do infiltracji metalami i polimerami

Potoczek M., Śliwa R. E., Ligoda J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 11

704--708

PL

Kompozyty metalowo-ceramiczne, a także polimerowo-ceramiczne o strukturze infiltrowanej charakteryzują się unikalną przestrzenną strukturą wzajemnie przenikających się szkieletów fazy metalowej lub polimerowej i fazy ceramicznej. Najczęstszym sposobem wytwarzania tego typu kompozytów jest infiltracja ciekłego metalu lub polimeru do porowatej kształtki ceramicznej. Do infiltracji ciekłymi metalami lub polimerami zastosowano piankowe kształtki korundowe (α-Al2O3), wytworzone metodą żelowania spienionej zawiesiny (ang. gelcasting of foams). W procesie infiltracji ciśnieniowej stopu AlMg5 do pianki korundowej uzyskano kompozyt metalowo-ceramiczny (AlMg5/Al2O3) o strukturze infiltrowanej charakteryzujący się pełnym wypełnieniem komórek pianki przez metal i dobrym przyleganiem na granicy faz ceramika/metal. Stwierdzono, że kompozyt AlMg5/Al2O3 w porównaniu do stopu AlMg5 może osiągać wyższe wartości naprężeń ściskających. Wytworzono także kompozyty korundowo-polimerowe o osnowie z pianki ceramicznej, stosując jako wypełnienie elastyczny poliuretan oraz żywicę epoksydową. Stwierdzono, że kompozyt żywica epoksydowa/pianka korundowa w porównaniu do pianki korundowej może osiągać wyższe wartości naprężeń ściskających, a kompozyt poliuretan/pianka korundowa większe odkształcenia nie powodujące zniszczeń.

EN

Metal-ceramic composites or polymer-ceramic composites are characterized by a unique spatial structure of interpenetrating phase being metal or polymer and ceramic phase. The most common method for manufacturing such composites is the infiltration of molten metal, or polymer into porous ceramics. In this paper the alumnia foams (α-Al2O3) manufactured by gelcasting of foams method were used as proforms for metal or polymer infiltration. A direct pressure infiltration process was used to infiltrate the alumina foams with an AlMg5 alloy resulting in an interpenetrating microstructure. Due to the open cell structure of the Al2O3 foams, macropores in alumina preform were completely filled by metal. Microstructural characterization of the composites revealed a special topology of skeleton and good integrity of metal/ceramic interface. It was found that AlMg5/Al2O3 composites were characterized high compression strength, better than an AlMg5 alloy. Polymer- ceramics composites were also manufactured in the process of infiltration of a polyurethane or epoxy resin into alumina foams. It was found that epoxy/alumina foams composites were characterized high compression strength, better than the alumina foam as well as the polyurethane/alumina foams composites were characterized by ability to achieve large deformation.

3

On the reconstruction method of ceramic foam structures and the methodology of Young modulus determination

Nowak M., Nowak Z., Pęcherski R. B., Potoczek M., Śliwa R. E.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 4

1219--1222

EN

In the present paper a finite element model was used to investigate the mechanical properties such as Young’s modulus of open-cell ceramic foam. Finite element discretization was derived from real foam specimen by computer tomography images. The generated 3D geometry of the ceramic foam was used to simulate deformation process under compression. The own numerical procedure was developed to control finite element mesh density by changing the element size. Several numerical simulations of compression test have been carried out using commercial finite element code ABAQUS. The size of the ceramic specimen and the density of finite element mesh were examined. The influence of type and size of finite element on the value of Young’s modulus was studied, as well. The obtained numerical results have been compared with the results of experimental investigations carried out by Ortega [11]. It is shown that numerical results are in close agreement with experiment. It appears also that the dependency of Young’s modulus of ceramic foam on density of finite element mesh cannot be ignored.

PL

W pracy przedstawiono metodę określania własności mechanicznych np. modułu Younga porowatych pianek ceramicznych o otwartych komórkach. Wykorzystując obrazy z tomografii komputerowej rzeczywistej struktury pianki otrzymano siatkę elementów skończonych. Przestrzenny obraz geometrii pianki wykorzystano do symulacji numerycznej procesu deformacji w próbie ściskania. Opracowano własną procedurę numeryczną do generowania elementów skończonych o różnej wielkości i kontroli gęstości siatki elementów. Przeprowadzono szereg symulacji numerycznych procesu ściskania pianek z wykorzystaniem programu elementów skończonych ABAQUS. Ustalono wpływ rodzaju i wielkości elementów skończonych jak również wielkości samej próbki na wartość modułu Younga wyliczonego dla próby jednoosiowego ściskania. Otrzymane numerycznie wartości modułów Younga porównano z wartościami z doświadczeń opublikowanych w pracy Ortegi [11]. Otrzymane rezultaty z symulacji numerycznych są w dobrej zgodności z doświadczeniem. Ustalono, ze wartości modułu Younga dla porowatych pianek ceramicznych zależy od gęstości siatki elementów skończonych i nie może być pomijana.

4

Modelowanie struktury geometrycznej i wytrzymałości na ściskanie pianek ceramicznych przeznaczonych do infiltracji ciekłymi metalami

Potoczek M., Śliwa R. E., Pęcherski R., Nowak Z., Nowak M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2011

|

R. 56, nr 11

594-597

PL

Kompozyty metalowo-ceramiczne o strukturze infiltrowanej charakteryzują się unikatową przestrzenną strukturą wzajemnie przenikających się szkieletów fazy metalowej i fazy ceramicznej. Najczęstszym sposobem wytwarzania tego typu kompozytów jest infiltracja roztopionego metalu do porowatej kształtki ceramicznej. W niniejszej pracy zastosowano piankowe kształtki korundowe (Al2O3), wytworzone nową metodą otrzymywania ceramiki porowatej, którą jest żelowanie spienionej zawiesiny (ang. gelcasting of foams). W projektowaniu właściwości mechanicznych pianek ceramicznych przeznaczonych do infiltracji roztopionymi metalami, a także w badaniach właściwości mechanicznych kompozytów w postaci pianki ceramicznej infiltrowanej metalem powstaje potrzeba odtworzenia struktury ceramicznego szkieletu kompozytu. W tym celu opracowano numeryczny model struktury piankowej odzwierciedlający jej rzeczywistą budowę, która charakteryzuje się rozrzutem wartości średnic komórek wokół wielkości średniej i występowaniem zwartych obszarów fazy polikrystalicznej w lukach między komórkami o kształcie kulistym. Porównano wyniki doświadczalne dla próby ściskania pianki korundowej z wynikami obliczeń symulacji numerycznej z zastosowaniem MES. W procesie infiltracji ciśnieniowej stopu AlMg5 do pianki korundowej uzyskano kompozyt metalowo-ceramiczny (AlMg5/Al2O3) o strukturze infiltrowanej charakteryzujący się pełnym wypełnieniem komórek pianki przez metal i dobrym przyleganiem na granicy faz ceramika/metal.

EN

More recently, interest has arisen in composites where both phases are continuous, resulting in an interpenetrating microstructure. One method to achieve such a microstructure is the infiltration of a molten metal into a porous ceramic body called a preform. In order to obtain the porous alumina material (Al2O3) a new method of manufacturing of porous ceramics known as "gelcasting of foams" was applied. For better understanding the mechanical properties of ceramic foams and metal-ceramic interpenetrating composites, numerical model of ceramic foams is needed. In this work we present a numerical model of real foam with different cell sizes and dense struts between them. Using the numerical foam model the simulation measurements where the foam was sandwiched between two plates perpendicular to the z-axis and a force was applied parallel to the z-axis were performed. The compression in z-direction was estimated. The simulation results showed good agreement with real compression tests. A direct pressure infiltration process was used to infiltrate the preforms with an AlMg5 alloy resulting in an interpenetrating microstructure. Due to the open cell structure of the Al2O3 foams, macropores in alumina preform were completely filled by metal. Microstructural characterization of the composites revealed a special topology of skeleton and good integrity of metal/ceramic interface.

5

Porowate nośniki korundowe do zastosowania w inżynierii tkankowej.

Jaegermann Z., Michałowski S., Karaś J., Chróścicka A., Lewandowska-Szumieł M.

Szkło i Ceramika

|

2006

|

R. 57, nr 4

16-20

PL

Niniejszy tekst opisuje próby wytworzenia porowatych nośników korundowych i ich zastosowanie w hodowli komórkowej. Badania właściwości fizycznych i mikrostruktury wytworzonych materiałów zarówno gęstych, formowanych przez prasowanie jak i pianek korundowych otrzymanych metodą matrycy organicznej wykazały, że mogą one służyć jako nośniki do hodowli komórek. Obserwacje morfologiczne hodowli ludzkich komórek osteogennych (osteoblastów) potwierdziły dobrą tolerancję badanych materiałów korundowych, co daje szanse na otrzymanie prawidłowej tkanki kostnej in vitro w hodowlach długookresowych na badanych podłożach.

EN

Text presents results of research on porous alumina carriers and their application for cell culture. Tests of microstructure and physical properties of dense materials formed by pressing as well as porous alumina foams formed by polyurethane sponge method showed that they can be used as support for cell culture. Morphological observations of osteoblasts cultured on the surface of tested materials proved good tolerance of cells to alumina. Obtaining bone tissue in vitro during long-term culture on the investigated materials, seems thus very probable.