Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Development of Al-Ti-C porous structures for reinforcing aluminum matrix composites

Dmitruk Anna, Naplocha Krzysztof

Composites Theory and Practice

|

2022

|

R. 22, nr 3

172--177

EN

Open-porous preforms from Al-Ti-C compounds were successfully ignited and synthesized by combustion synthesis in a microwave field. The reaction course and the temperature were remarkably affected by the preparation method and molarratio of the substrates, as well as the position of the green sample in the microwave field generated by a single mode microwave reactor. The manufactured structures were characterized by SEM investigations. The addition of aluminum powder to the mixture moderates the reaction and temperaturę variations, allowing the course of synthesis in explosive mode to be avoided. Among the reported developed materials the following can be distinguished: Ti-Al intermetallics, titanium carbides and MAX phases belonging to the Ti-Al-C system. The prepared and selected Al-Ti C preforms were subsequently infiltrated with an AlSi12 aluminum alloy by the squeeze casting method. The composite materials exhibit a relatively homogeneous microstructure with low residual porosity and a good reinforcement/matrix interface.

PL

Otwarte porowate preformy ze związków Al-Ti-C z powodzeniem zapalono i zsyntetyzowano poprzez syntezę spaleniową w polu mikrofalowym. Znaczący wpływ na przebieg i temperaturę reakcji miał sposób przygotowania i stosunek molowy sub-stratów oraz położenie próbki w polu mikrofalowym generowanym przez jednomodowy reaktor mikrofalowy. Wytworzone struktury scharakteryzowano za pomocą badań SEM. Dodatek proszku aluminium do mieszaniny łagodzi przebieg reakcji i zmiany temperatury, pozwalając uniknąć przebiegu syntezy w trybie wybuchowym. Spośród wytworzonych materiałów można wyróżnić następujące: fazy międzymetaliczne Ti-Al, węgliki tytanu i fazy typu MAX należące do układu Ti-Al-C. Przygotowane i wyselekcjonowane preformy Al-Ti-C następnie infiltrowano stopem aluminium AlSi12 metodą prasowania ze stanu ciekłego. Materiały kompozytowe wykazują stosunkowo jednorodną mikrostrukturę o niskiej porowatości resztkowej i dobrej granicy faz umocnienie/osnowa.

2

Analysis of Basis Weight Uniformity Indexes for the Evaluation of Fiber Injection Molded Nonwoven Preforms

Moll Patrick, Wang Shaofan, Coutandin Sven, Fleischer Jürgen

Autex Research Journal

|

2021

|

Vol. 21, no. 3

341--351

EN

Fiber injection molding is an innovative approach for the manufacturing of nonwoven preforms but products currently lack a homogeneous fiber distribution. Based on a mold-integrated monitoring system, the uniformity of the manufactured preforms will be investigated. As no universally accepted definition or method for measuring uniformity is accepted yet, this article aims to find a suitable uniformity index for evaluating fiber injection molded nonwovens. Based on a literature review, different methods are implemented and used to analyze simulated images with given distribution properties, as well as images of real nonwovens. This study showed that quadrant-based methods are suitable for evaluating the basis weight uniformity. It has been found that the indexes are influenced by the number of quadrants. Changes in sample size do not affect the indexes when keeping the quadrant number constant. The quadrants-based calculation of the coefficient of variation showed the best suitability as it shows good robustness and steady index for varying degrees of fiber distribution.

3

Użycie programu ANSYS-Polyflow do wspomagania wytwarzania opakowań formowanych rozdmuchowo z preformy

Pepliński K.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2017

|

Nr 5

174--175

PL

Pomocnym narzędziem w uzyskaniu wytworów formowanych rozdmuchowo są programy numeryczne. W pracy przedstawiono przykładowe zastosowanie oprogramowania ANSYS-Polyflow do uzyskania oczekiwanego rozkładu grubości końcowej ścianki opakowania podczas formowanego rozdmuchowego z preformy PET. Oceniano także wpływ ciśnienia rozdmuchiwania na czas do momentu całkowitego kontaktu rozdmuchanej preformy z formą. Badania numeryczne zrealizowane w przyjętych założeniach pozwoliły na uzyskanie wytworu o mniejszym rozrzucie grubości ścianki i krótszym czasie fazy rozdmuchiwania preformy.

EN

Numerical software is useful tool in obtaining blow molded products. The paper presents an exemplary application of ANSYS-Polyflow software to achieve the expected thickness distribution in the final packing during blowing a PET preform. The effect of blowing pressure on time until the blowing preform was fully contacted with the mold was also assessed. Numerical studies carried out for assumed assumptions enabled one to achieve a product with the smaller thickness distribution and shorter preform blowing phase.

4

Cu based composite materials reinforced with Al-Cr preform produced by reactive melt infiltration

Naplocha K.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 2

78--82

EN

Composite materials were produced by reactive infiltration of a porous intermetallic Al9Cr4 preform whose structure was developed during combustion synthesis. Compacts of Al and Cr powders with a stoichiometric ratio of Al/Cr equal to 9/4 were placed and ignited in a microwave reactor. Due to the low enthalpy of the reaction, the samples were preheated. The reaction starts with partial melting of the Al particles producing a homogeneous structure with open porosity. The synthesis proceeded by intermediate phase transformations reaching a maximum temperature of ca. 1000°C. Next, the preforms were pressure infiltrated with molten Cu with interfacial diffusion of the composite elements. The intermetallic compound decomposed releasing Al which saturated the matrix and formed a Cu9Al4(Cr) phase. Simultaneously, the preform transformed into a mixture of globular precipitates of Cr52Al35Cu13 embedded in the Cu47Al41Cr12 phase. The produced composite materials exhibit significant heat and oxidation resistance. The developed protective layer was composed of Al2O3 oxides doped with Cr and Cu and growth with parabolic oxidation kinetics.

PL

Materiały kompozytowe wytwarzano metodą infiltracji reaktywnej porowatych międzymetalicznych preform Al9Cr4, których strukturę wykształcono poprzez syntezę spaleniową. Wypraskę z mieszaniny proszków Al oraz Cr o stosunku stechiometrycznym Al/Cr równym 9/4 umieszczano w reaktorze mikrofalowym, gdzie inicjowano syntezę. Z powodu niskiej entalpii reakcji próbki wstępnie podgrzewano, a reakcja rozpoczynała się od częściowego nadtopienia cząstek Al i rozprzestrzeniała na całą próbkę, tworząc jednorodną strukturę z otwartą porowatością. W trakcie syntezy powstawały fazy pośrednie, a jej maksymalna temperatura dochodziła do ok. 1000°C. Tak przygotowane preformy poddawano infiltracji ciśnieniowej ciekłą Cu, podczas której dochodziło do dyfuzji i wymiany pierwiastków pomiędzy osnową a umocnieniem. Związek międzymetaliczny uwalniał Al, które nasycało osnowę i ostatecznie tworzyło związek Cu9Al4(Cr). Równocześnie preforma przekształcała się w mieszaninę globularnych wydzieleń Cr52Al35Cu13 osadzonych w związku Cu47Al41Cr12. Wytworzone kompozyty cechują się wysoką odpornością na utlenienie w podwyższonych temperaturach. W trakcie utleniania rozwija się zwarta ochronna warstewka tlenków Al2O3 domieszkowana Cr i Cu. Jej powolny wzrost ma charakter paraboliczny.

5

Kształtowanie właściwości wytrzymałościowych tkanych preform przestrzennych w oparciu o ich parametry strukturalne

Witczak E.

Zeszyty Naukowe. Włókiennictwo / Politechnika Łódzka

|

2014

|

z. 71

39--63

PL

Celem pracy było zbadanie mechanizmu kształtowania wytrzymałości i opracowanie sposobu modelowania wytrzymałości na zginanie kompozytu zbrojonego tkaniną przestrzenną o przekroju T za pomocą parametrów strukturalnych tej tkaniny. T-owe tkaniny przeznaczone na zbrojenie wykonane zostały z przędzy PES z włókien ciągłych o wysokiej wytrzymałości i w celu wytworzenia kompozytu, impregnowane żywicą epoksydową z zastosowaniem techniki worka próżniowego. Badania prowadzone były przy użyciu zmodyfikowanej procedury trzypunktowego zginania. Przedstawiono wyniki badań w zakresie T-owej struktury pojedynczej, jak i wzmocnionej. Badania uwzględniały trzy etapy prac doświadczalnych: • Pierwszym etapem było zbadanie wpływu parametrów strukturalnych tkanin wzmacniających, takich jak np.: gęstość osnowy i wątku, liczba nitek osnowy w różnych elementach przekroju T, wrobienie nitek, na właściwości wytrzymałościowe kompozytu. Tkanina wzmacniająca była pojedynczą tkaniną w każdym elemencie przekroju T. • Drugim etapem pracy było zbadanie wytrzymałości na zginanie kompozytów zbrojonych T-ową tkaniną, przy czym, na podstawie wniosków z pierwszego etapu, tkanina wzmacniająca została wzmocniona laminatem w obszarze połączenia żebra z podstawą. • Trzeci etap prac, nawiązujący do drugiego etapu, polegały na zbadaniu wytrzymałości na zginanie kompozytów zbrojonych T-ową tkaniną, w którym obszar połączenia żebra z podstawą został wzmocniony przez monolityczną strukturę wielowarstwową.

EN

The aim of the study was to investigate strength formation mechanism and the development of the method for modelling the bending strength of the T-shape woven reinforced composite by means of the woven structural parameters. The T-shape reinforcements were woven and impregnated with epoxy resin by using a vacuum bagging technique to form composite. It is assumed that the determination of the impact of various woven structural parameters will allow the prediction of mechanical properties of the composite on the stage of its design. The tests were conducted using the modified three-point-bending procedure. The T-shape woven structure was manufactured with high tenacity continuous-filament PES. The results of studies were presented in the range of T-shape single and strengthened structure. Three stages of experimental work were introduced: • the first stage was to study the impact of structural parameters of reinforcing fabrics, such as e.g. the density of the warp and weft, the number of warp threads in various parts of T-shape section, crimp of threads, on the strength properties of the composite. Reinforcing fabric was a single fabric in each T-shape section, • the second stage of the work was to study the bending strength of the T-shaped reinforced composites, while, on the basis of the first stage conclusions, reinforcing fabric was strengthened by the laminate in the join region between web and flange, • the third stage of the work, referring to the second one, consisted in an examination of the bending strength of the T-shaped reinforced composites, wherein the join region between web and flange in reinforcing fabric was strengthened by the monolithic multilayer structure. The result of my research is that the evidence exists to show, that: 1. Structure "density", expressed as the density of warp and weft threads, has an impact on the strength properties of the composite. 2. The properties of the spatial composite structure depend on the join region between web and flange. 3. The level of degradation (delamination) of the composites depends on the reinforcing fabric structure parameters, such as: coefficient of filling the section with warp and weft threads, and the way of connecting web and flange. 4. In the case of composites reinforced with fabric strengthened by the laminate and monolithic multilayer structure, the element of the web and the join region between web and flange are essential for the bending strength of the composite. 5. Modification of structure of the fabric can significant by influence bending strength, and can forecast the destruction process. It is possible to program the destruction process of construction material after the limit load is exceeded.

6

Manufacturing of Porous Al-Cr Preforms for Composite Reinforcing Using Microwave Activated Combustion Synthesis

Naplocha K., Granat K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

1125--1127

EN

The combustion synthesis of porous skeletons (preforms) of intermetallic Al–Cr compounds intended for metal matrix composite MMC reinforcing was developed. Mixture of Al and Cr powders with granularity of −10, −44, −74mm were cold isostatic pressed and next ignited and synthetized in a microwave reactor under argon atmosphere (microwave-activated combustion synthesis MACS). In order to ignite the synthesis, microwave energy was focused by a tuner on the specimen. The analysis of reaction temperature diagrams revealed that the synthesis proceeded through the following peritectic transformations: L(liquidus)+Al7Cr→L+Al11Cr2→L+Al4Cr. Moreover, EDS and XRD examinations showed that the reaction proceeded between a solid Cr and a liquid Al to create a distinct envelope of Al9Cr4 on Cr particle which next extended and spreaded over the entire structure. The produced preforms with uniform structure and interconnected porosity were infiltrated with liquid Cu and Al alloy. The obtained composite materials exhibited high hardness, wear and distinct temperature oxidation resistance.

PL

Wytworzono poprzez syntezę spaleniową porowate preformy (szkielety) ze związków międzymetalicznych Al-Cr do umacniania materiałów kompozytowych o osnowie metalowej. Sprasowane na zimno, jednoosiowo (CIP) mieszaniny proszków Al i Cr o ziarnistości −10, −44, −74mm podgrzewano w reaktorze mikrofalowym w atmosferze argonu. W celu zainicjowania syntezy wykorzystano proces aktywacji mikrofalami MACS (microwave-activated combustion synthesis) skupiając promieniowanie na powierzchni próbki za pomocą stroika falowodowego. Na podstawie analizy krzywych temperatur ATD określono przebieg syntezy z następującymi przemianami perytektycznymi:: L(liquidus)+Al7Cr→L+Al11Cr2→L+Al4Cr. Ponadto, analiza chemiczna EDS oraz fazowa XRD wykazały, że reakcja przebiega pomiędzy proszkiem Cr oraz ciekłym Al tworząc wyraźną otoczkę ze związku Al9Cr4 na cząstkach Cr, które z postępem reakcji rozszerzają się i zanikają. Wytworzone preformy o jednorodnej strukturze z otwartymi porowatościami użyto do infiltracji ciekłym Al oraz Cu i wytworzenia kompozytów. Charakteryzowały się one dużą twardością, odpornością na ścieranie oraz odpornością na utlenianie w wysokiej temperaturze.

7

Materiały kompozytowe umacniane preformami wytworzonymi w procesie wysokotemperaturowej syntezy w polu mikrofalowym

Naplocha K.

Prace Naukowe Instytutu Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej. Monografie

|

2013

|

Vol. 89, nr 29

164--164

PL

Przedstawiono problematykę wytwarzania materiałów kompozytowych metodą infiltracji ciśnieniowej obejmującą przygotowanie porowatych preform, nagrzewanie mikrofalowe, prasowanie ze stanu ciekłego oraz badania podstawowych właściwości mechanicznych. Zaadaptowano samorozprzestrzeniającą się syntezę wysokotemperaturową SHS do wytwarzania preform z faz międzymetalicznych typu Al-Ni, Al-Cr, Al-Ti, związków zawierających tlenowęgliki Ti-O-C, węgliki TiC oraz fazy Ti-C-Al. Przeprowadzono badania możliwości wykorzystania nagrzewania mikrofalowego do inicjowania i wspomagania syntezy. Zaprojektowano i zbudowano prototypowy rektor mikrofalowy umożliwiający intensywne nagrzewanie rozdrobnionych materiałów meta-liczno-ceramicznych wraz z precyzyjnym pomiarem temperatury zachodzących zjawisk fizykochemicznych. Opracowano parametry syntezy objętościowej oraz syntezy w strumieniu reaktywnego gazu materiałów porowatych, analizując sposób kształtowania struktury i zachodzących przemian fazowych. Określono wpływ ziarnistości proszków, składu chemicznego mieszaniny wyjściowej oraz mocy promieniowania mikrofalowego na przebieg syntezy i mikrostrukturę produktów. Przedstawiono metody rozwinięcia porowatości otwartej dla wybranych układów. Przeprowadzono analizę parametrów prasowania ze stanu ciekłego (ang. squeeze casting), dobierając je do infiltracji preform o małej porowatości i wytrzymałości. Prowadzono badana mikroskopowe połączone z identyfikacją fazową preform oraz materiałów kompozytowych. Analizowano stopień jednorodności struktury, rodzaj porowatości oraz jakość połączenia umocnienia z osnową. Opracowano parametry obróbki cieplnej mającej na celu ujednorodnienie struktury, a także przekształcenie nasyconych faz umacniających. Materiały kompozytowe umocnione wyselekcjonowanymi preformami poddano badaniom twardości, wytrzymałości na rozciągane, rozszerzalności cieplnej i odporności na zużycie. Przede wszystkim zaobserwowano istotny wzrost twardości, poprawę stabilności wymiarowej oraz odporności na ścieranie w warunkach tarcia suchego.

EN

Researches of pressure infiltrated composite materials included preparation of porous preform, mi-crowave heating, squeeze casting and determination of fundamental mechanical properties was presented. Self-propagation high temperature synthesis SHS was adopted for production of preforms from Al-Ni, Al-Cr, Al-Ti intermetallic phases, compounds containing Ti-O-C oxycarbides, TiC carbides and Ti-C-Al phases. The possibility of using microwave heating to initiate and support synthesis was studied. Designed and built a prototype microwave rector allows intense heating of powdered metallic-ceramic materials with precise temperature measurement of proceeded physical and chemical phenomena. Parameters of volume synthesis and synthesis in reactive gas stream for porous materials were elaborated with simultaneous analysis of structure development and phase transitions. Moreover influence of particle size powders, the chemical composition of the starting mixture and the power of microwave radiation on the course of the synthesis and microstructure of the products were determined. For selected systems to develop open porosity appropriate method was applied. Next squeeze casting parameters were established to infiltrate preform characterised low porosity and strength. In this area investigation related to the micro-structure homogeneity, porosity and reinforcement-matrix interface analysis. Elaborated heat treatment parameters allows improving microstructure and transforming infiltrated reinforcing phases. Composite materials reinforced with selected preforms were subjected to hardness, tensile strength, thermal expansion and wear examinations. First of all significant increase of hardness, where resistance and thermal stability were observed.

8

Evaluation of vacuum resin infusion process on selected glass fibre performs

Kozioł M., Rydarowski H., Myalski J.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 4

285-290

EN

The scope of the study is to evaluate the behaviour of exemplary glass fibre preforms during the vacuum infusion process. The reinforcing preforms were prepared from: plain weave crimp fabric, chopped strand mat (with two alternative binders -polyester-appropriate and universal), a unidirectional (UD) fabric and a 3 mm PARABEAM® 3D rising fabric. ESTROMAL 14 polyester resin was used as the matrix. All the laminates showed a fibre volume fraction in the range of 49 ÷52%. The permeability analysis was conducted with the use of PAM-RTM software by the ESI GROUP. As the base for the analysis, measured experimental saturation times were used. It is probably the simplest method to determine the permeability of fibrous preforms. The plain weave fabric showed a satisfactory saturation time (less than 9 min for 250 mm preform section) and permeability (5.66 ·10 –10 m2). The infusion process proceeded in a stable way and the resin front ran uniformly along the whole width of the preform. The chopped strand mat showed a saturation time similar to the plain weave fabric. However, it showed a very long time of saturation (over 46 min for 250 mm preform section) and low permeability (1.06 ·10 –10 m2) for the universal binder applied to the fibres. The universal binder probably does not react efficiently with terephthalate resins (ESTROMAL 14). The UD fabric showed evident anisotropy in permeability. When saturated along the main fibre strands, the permeability was by half higher than in the case of the plain weave fabric (8.2 ·10 –10 m2). When saturated transverse to the main fibre strands, it showed a permeability lower by about 40% in comparison to the direction along the main strands (4.65 ·10 –10 m2). The application of a spreading mesh considerably shortens the saturation time of the UD fabric (less than 1.5 min for 250 mm preform section), but it results in a deficient saturation. The PARABEAM ® fabric showed a lack of the "rising" effect in the VIP process. However, further investigations may show some applications for this structure in pressureassisted technological processes. The study showed that PAM-RTM software may be successfully applied to determine the permeability of fibrous preforms and to analyse the saturation processes. The determined values and trends in the K1 and saturation time are the initial assessment of preforms applicability in the vacuum infusion process.

PL

Celem pracy jest ocena procesu infuzji próżniowej na wybranych preformach włókien szklanych, z zastosowaniem żywicy poliestrowej. Preformy zostały przygotowane dla: tkaniny rowingowej płóciennej (krzyżowej), maty (z dwoma alternatywnymi rodzajami lepiszcza - dla poliestrów oraz uniwersalnym), tkaniny jednokierunkowej (UD) oraz tkaniny wstającej 3D PARABEAM ® o grubości 3 mm. Do nasycania użyto żywicy poliestrowej ESTROMAL 14. Wytworzone laminaty cechowały się udziałem objętościowym włókien w zakresie 49 ÷52%. Dla założonego programu eksperymentów przeprowadzono analizę przepuszczalności preform z użyciem oprogramowania PAM-RTM firmy ESI GROUP. Jako podstawę do tej analizy wykorzystano czasy nasycania zmierzone wcześniej w rzeczywistych warunkach laboratoryjnych. Jest to prawdopodobnie najprostsza metoda wyznaczania przepuszczalności preform włóknistych. Preforma płóciennej tkaniny rowingowej wykazała zadowalająco krótki czas nasycania (poniżej 9 min dla 250 mm odcinka) w procesie infuzji i dobrą przepuszczalność (5,66 ·10 –10 m2). Proces postępował stabilnie, a front żywicy przemieszczał się równomiernie wzdłuż całej szerokości preformy. Mata z lepiszczem dla poliestrów wykazała podobny do tkaniny krzyżowej czas nasycania oraz przepuszczalność. W przypadku preformy maty z lepiszczem uniwersalnym zaobserwowano bardzo długi czas nasycania (ponad 46 min dla odcinka 250 mm) i niską przepuszczalność (1,06 ·10 –10 m2). Tkanina UD wykazała ewidentną anizotropię w przepuszczalności. Przy nasycaniu w kierunku zgodnym z ułożeniem pasm włókien jest ona o połowę wyższa niż dla tkaniny krzyżowej (8,2 ·10 –10 m2). Przy nasycaniu w kierunku poprzecznym do pasm włókien przepuszczalność jest o ok. 40% niższa niż dla kierunku wzdłuż pasm (4,65 ·10 –10 m2). Nałożenie na preformę siatki rozprowadzającej znacznie skraca czas nasycania tkaniny UD (poniżej 1,5 min dla odcinka 250 mm), ale skutkuje niedosyceniem przekroju preformy - od 1 do 3 warstw pozostaje częściowo nienasyconych. Tkanina PARABEAM ® nie wykazała efektu "wstawania" podczas procesu infuzji z powodu docisku worka. Jednakże, prawdopodobne jest wykazanie w dalszych badaniach ewentualnej przydatności tej tkaniny dla procesów ciśnieniowych. Niniejsze studium wskazuje, że program PAM-RTM może być z powodzeniem zastosowany do wyznaczania przepuszczalności preform i do analizy procesów nasycania. Wyznaczone wartości i trendy K1 oraz czasu nasycania stanowią wstępne szacowanie przydatności preform dla procesu infuzji.