Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

P/M composites of Al-Si-Fe-Cu alloy with SiC particles hot-extruded after preliminary compaction

Wojtaszek M.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 4

336-341

EN

The objective of the research work was to evaluate the possibility of forming high quality composites based on the Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr alloy, reinforced with silicon carbide particles, by means of preliminary hot compaction and hot extrusion processes. The mixtures were prepared with a matrix alloy powder and reinforcing phase, with a volume fraction of SiC particles maintained at 5, 10 and 15%. The feedstock to be extruded was prepared by preliminary hot compaction of the powders and composite mixtures. Subsequently, the semi-finished products were subjected to forward extrusion in isothermal conditions. For the obtained materials, both after compaction and after extrusion, their relative densities and hardness were determined. For the extruded materials, their compressive strength was determined, stress-strain curves were constructed, and their microstructure was analysed as well. The obtained materials showed high relative density and mechanical properties depending on the amount of deformation and volume fraction of the reinforcing phase. As a result of introducing SiC particles into the matrix or increasing their volume fraction, an increase of hardness was observed. Hot extrusion resulted in decreased hardness as compared to the material after preliminary compaction. With a volume fraction of SiC maintained not higher than 10%, the compressive strength of the extruded materials increased, while at 15% the average compressive strength was lower when compared to the matrix alloy. Based on room temperature stress-strain curves it was found that introducing particles into the matrix or increasing their volume fraction caused a decrease of the strain level at which failure of the specimen occurred. Increasing the volume fraction of SiC particles up to 10% resulted in a strengthening of the matrix, while in the case of a composite containing 15% of particles, a lowering of strength was observed. Specimens subjected to compression at a temperature of 200°C were deformed plastically, and the stress value at which the deformation occurred increased with an increasing volume fraction of the reinforcing phase. The microstructure of the matrix obtained as a result of extrusion realized with the assumed parameters was fine-grained. In the case of composites, the observations revealed a uniform distribution of SiC particles in the matrix. Based on the obtained results of the investigations, it was concluded that in the case of products formed with the assumed parameters, the introduction of SiC particles into the matrix, with a volume fraction maintained not higher than 10%, has a favourable effect, while at 15% a decrease of the analysed material properties at room temperature and their increase at an elevated temperature is observed. The obtained results of investigations allow us to conclude that the decision to introduce SiC particles into the Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr alloy matrix as a reinforcing phase, as well as of their volume fraction, should depend on the foreseen working conditions of the element made of this material.

PL

Celem badań była ocena możliwości formowania wysokiej jakości tworzyw na osnowie stopu Al17Si5Fe3Cu1,1Mg0,6Zr umocnionych cząstkami węglika krzemu, przy wykorzystaniu procesów wstępnego zagęszczania na gorąco i wyciskania na gorąco. Przygotowano mieszaniny proszków stopu osnowy i fazy umacniającej, przy udziałach objętościowych wynoszących odpowiednio 5, 10 i 15% cząstek węglika krzemu. Proces mieszania składników prowadzono w temperaturze pokojowej, przy prędkości obrotowej mieszalnika 0,9 s-1 i w czasie 60 minut. Wsad do wyciskania przygotowano przez wstępne zagęszczenie na gorąco proszków i mieszanin kompozytowych. Proces realizowano przy temperaturze 485°C oraz nacisku 150 MPa, który przetrzymywano przez 5 minut. Tak przygotowane półwyroby były wyciskane współbieżnie z prędkością 0.15 mm s-1 i przy współczynniku wyciskania 4,1. Podczas wyciskania stopu osnowy i kompozytów rejestrowano przebieg zmiany siły w funkcji przemieszczenia stempla. Dla półwyrobów po zagęszczaniu i dla wyciskanych tworzyw wyznaczono ich gęstość względną i twardość. Dla materiałów w stanie po wyciskaniu określono wytrzymałość na ściskanie i opracowano krzywe naprężenie - odkształcenie. Równomierność rozłożenia węglika krzemu w osnowie kompozytów oceniano przez obserwacje ich mikrostruktury. W efekcie zastosowania proponowanej technologii formowania otrzymano tworzywa o wysokiej gęstości względnej oraz o właściwościach mechanicznych zależnych od stopnia przetworzenia materiału i udziału cząstek fazy umacniającej w osnowie. Wzrost twardości próbek obserwowano w wyniku wprowadzenia do osnowy cząstek węglika krzemu lub zwiększenia ich udziału objętościowego, proces wyciskania na gorąco przy przyjętych parametrach powodował spadek twardości wsadu. W wyniku wprowadzenia do osnowy 5 i 10% cząstek węglika krzemu stwierdzono zwiększenie wytrzymałości na ściskanie tworzyw wyciskanych, wyznaczona dla kompozytu o zawartości 15% średnia wartość RC była niższa niż dla materiału osnowy. Na podstawie wyznaczonych w temperaturze pokojowej krzywych naprężenie rzeczywiste - odkształcenie stwierdzono, iż wprowadzenie do osnowy cząstek lub zwiększanie ich udziału objętościowego w osnowie powodowało spadek wielkości odkształcenia, przy którym następowało zniszczenie próbek. Podwyższenie zawartości cząstek węglika krzemu w osnowie do 10% prowadziło do umocnienia osnowy, dla kompozytu o zawartości 15% cząstek obserwowano spadek wytrzymałości. Próbki ściskane przy temperaturze 200°C odkształcały się plastycznie, wartość naprężenia, przy którym następowało odkształcenie materiału, rosła wskutek wprowadzenia do osnowy cząstek fazy umacniającej i zwiększania jej udziału w osnowie. Otrzymana w wyniku wyciskania przy przyjętych parametrach mikrostruktura osnowy była drobnoziarnista, w przypadku kompozytów obserwacje wykazały równomiernie rozlokowanie cząstek węglika krzemu w osnowie. Na podstawie otrzymanych wyników badań stwierdzono, że w przypadku wyrobów formowanych przy przyjętych parametrach wprowadzenie do osnowy cząstek węglika krzemu do ich udziału objętościowego wynoszącego 10% jest korzystne, zastosowanie 15% fazy umacniającej powoduje spadek badanych właściwości materiału w temperaturze pokojowej oraz ich polepszenie w podwyższonej temperaturze. Dlatego decyzja o zastosowaniu cząstek węglika krzemu do umocnienia wykonanej ze stopu Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr osnowy oraz o ich udziale objętościowym w osnowie powinna zależeć od przewidywanych warunków pracy wykonanego z tego materiału elementu.

2

Influence of closed-die hot compaction parameters on selected properties of PM Al-Si-Fe-Cu materials

Wojtaszek M., Dudek P.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 36, no. 2

91-96

EN

The work presents the results of investigations of the materials obtained by closed-die hot compaction of A117Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr alloy powder. The influence of temperature and punch unit pressure on the shape of samples, as well as on relative density, selected mechanical properties and microstructure of obtained products, was estimated. The beneficial parameters of hot compaction were determined.

PL

Przedstawiono wyniki badań materiałów otrzymanych w procesie zagęszczania na gorąco w matrycach zamkniętych proszku stopu Al17Si5Fe3Cu1,1Mg0,6Zr. Ocenie poddano wpływ temperatury i nacisku jednostkowego stempla na kształt próbek a także na gęstość, wybrane właściwości mechaniczne oraz na stan mikrostruktury tworzyw. Wyznaczono korzystne, w przyjętych do badań warunkach procesu zagęszczania oraz w badanym zakresie, parametry formowania.

3

Struktura i wybrane własności kompozytu z gradientem składu chemicznego otrzymanego z proszku aluminium i stopu Al-Si-Fe-Cu-Mg

Szczepanik S., Krawiarz J.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 4

369-374

PL

Zakres możliwości materiałowych elementów konstrukcyjnych i narzędzi znacznie poszerzają materiały gradientowe, które umożliwiają wytwarzanie wyrobów o mniejszej masie i ukierunkowanych własnościach. W grupie tych tworzyw postrzegane są materiały kompozytowe na osnowie aluminium i jego stopów. W pracy przedstawiono wyniki badań wytwarzania kompozytów z proszku aluminium i stopu Al17Si5Fe3Cu1,1Mg0,6Zr, obrabianego cieplnie przez przesycanie i starzenie. Wypraski z proszków materiałów wyjściowych i ich mieszanek z gradacją 20% proszku stopowego od 0 do 100% mas. i proszku aluminium odkształcano w matrycach zamkniętych, w warunkach izotermicznych. Dla otrzymanych materiałów opracowano struktury i własności mechaniczne po odkształcaniu. Wytworzono również kompozyt z gradientem składu chemicznego. Wyroby otrzymane zarówno z samego proszku aluminium RAl-1, jak i stopu Al17 oraz ich mieszanek są praktycznie pozbawione porowatości. Wraz ze wzrostem zawartości proszku stopu Al17 w tworzywach rośnie wytrzymałość na ściskanie oraz następuje umocnienie, w wyniku zmniejsza się plastyczność otrzymanych materiałów. Udział powierzchni przełomu kruchego zwiększa się z rosnącą zawartością stopu Al17 w materiałach. W wytworzonym kompozycie z gradientem składu chemicznego uzyskano kierunkową wytrzymałość na ściskanie. Jest ona znacznie większa podczas obciążenia próbki siłą przyłożoną prostopadle do gradientu składu chemicznego niż równolegle.

EN

Gradient materials are a unique type of composite, formed from two distinct constituents, which exhibits a graded composition, appearing to transform from one material to another, thus producing gradual changes in characteristics and resultant new exploitable functional properties. Accordingly they extend the range of solutions for constructional components. Research to extend the development of these materials are directed mainly towards obtaining experimental data necessary for working out their optimum chemical composition, microstructure and properties, and also developing methods of manufacture and processes of forming semi and finished products. Aluminium and aluminium alloys form an important group of gradient materials with potential for manufacture of low density construction parts. Aim of this research was, using Powder Metallurgy and subsequent plastic work and heat treatment, the production of composite with gradient chemical composition from the aluminium and its alloy Al-Si-Fe-Cu-Mg. Gradient composite preforms were manufactured by cold pressing aluminium, RAl-1, and aluminium alloy Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr, designated Al17, powders. Concentration changed from 0 to 100% alloy at 20% intervals. The performs were closed - die forged at a temperature of 490° C and their structures and mechanical properties after forging and additional heat treatment studied. Materials from RAl-1, aluminium alloy Al17 and some mixtures were without porosity. The influence of chemical composition gradient on material flow and tensile, bend and compression properties was examined. Increase in Al17 content increases the compressive strength, but decreases plasticity: on fractographs the increase in brittle regions is visible. Chemical composition of the specimens influenced stress-strain dependence during compression test. In gradient materials there was a pronounced anisotropy in compressive strength with values perpendicular to the concentration gradient being approximately double compared to parallel to the gradient. Optimum strengths were for Al-80% Al17 material: tensile - 219 MPa and compressive - 620 MPa, respectively. The value of compressive strength for the gradient material, measured perpendicular to the concentration gradient and plasticity are comparable with the Al-60%Al17 material.

4

Wybrane własności stopu Al-Cu-Si otrzymanego z proszku po przeróbce plastycznej z udziałem fazy ciekłej

Szczepanik S., Frydrych J., Krawiarz J., Wojtaszek M., Cieśla W., Wiśniewski B.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2004

|

Vol. 71, nr 7-8

431-435

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań wpływu warunków odkształcania na strukturę i wybrane własności materiałów otrzymanych w wyniku przeróbki plastycznej wyprasek z proszku stopu Al8,84% Cu6,33% Si0,65 % Mg z udziałem fazy ciekłej. Wypraski odkształcono w procesach kucia w matrycach zamkniętych i wyciskania na gorąco powyżej temperatury solidus. W wyniku otrzymano materiały o dużej gęstości. Własności materiałów określono dla stanu po odkształceniu i po przesycaniu i starzeniu. Mała zawartość fazy ciekłej w ilości do około 19% obj. nie wpływa wyraźnie na własności otrzymanych materiałów, ma jednak znaczący wpływ na obniżenie wielkości siły potrzebnej do realizacji procesu odkształcania.

EN

The paper discusses the problems connected with the influence of the forming temperature in closed - die forging and extrusion of PM preforms from A18,84% Cu6,33% Si0,65%Mg alloy on the structure and mechanical properties of the products. As a result, materials with higher densities were determined. Small content of the liquid phase, up to 19% vol., doesnt influence the mechanical properties, however, it decrease the magnitude of the force needed during extrusion.