Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zmiany struktury w strefie międzyfazowej cząstka grafitu-stop AlSi6Cu4 w kompozycie metalowym po recyklingu

Mitko M., Tomczyński S.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 10

159-163

PL

Kompozyt wytworzony metodą mieszania i prasowania cząstek grafitu syntetycznego ze stopem odlewniczym AlSi6Cu4 (AK64) w stanie ciekło-stałym poddano recyklingowi poprzez ponowne przetopy oraz rozcieńczanie stopem osnowy. Uzyskano kompozyt o 5% udziale cząstek grafitu. Struktury kompozytu przed i po recyklingu pokazano na rysunku 1. Strefę międzyfazową cząstka grafitu-osnowa poddano badaniom metodami mikroskopii optycznej, mikroskopii elektronowej oraz mikroanalizie rentgenowskiej metodą cienkich folii. Obrazy elektronowe oraz wyniki mikroanalizy powierzchniowej i liniowej zamieszczono na rysunkach 2-5. Połączenie adhezyjno-mechaniczne cząstek grafitu z osnową metalową uzyskane w kompozycie złomowanym, otrzymanym poprzez mieszanie, następnie prasowanie, nawet podczas kilkukrotnego przetapiania i rozcieńczenia ciekłym stopem osnowy, zostało zachowane, a kompozyt można było odlewać grawitacyjnie. W strefie osnowy otaczającej cząstki grafitu nie zaobserwowano faz przejściowych. W wyniku przeprowadzonego recyklingu cząstki grafitu ulegają częściowemu rozkruszeniu, a przy ich powierzchni gromadzą się zanieczyszczenia. Rozkruszanie i rozwarstwianie cząstek grafitu jest także wynikiem zmiennych naprężeń powstających podczas zmian temperatury w trakcie przetopu i krzepnięcia kompozytu. W strefie graniczącej z cząstkami grafitu częściej występują obszary o wyższej zawartość tlenu, a w nich także skupiska bogate w Mn, Fe i Cu. Świadczy to o tendencji gromadzenia się wydzieleń tlenkowych na granicy rozdziału cząstka zbrójąca-osnowa. Mimo przestrzegania reżimu technologicznego w miarę zwiększania liczby przetopów i rozcieńczeń ilość tych zanieczyszczeń rośnie, gdyż nie można stosować zabiegów rafinacyjnych. Prowadzi to do degeneracji stref przejściowych i w konsekwencji znacznej utraty właściwości użytkowych tych kompozytów. Z tego względu liczba przetopów i rozcieńczeń, jakim może być poddany kompozyt, jest ograniczona.

EN

Composite material obtained by squeeze casting of the AlSi6Cu4 (AK64)alloy mixed with graphite particles has been recycled by subsequently repeated cycles of melting and diluting with the matrix alloy. Finally a composite containing 5% of graphite particles has been produced. Structures of composite before and after being recycled have been shown in Figure 1. The graphite particle-matrix alloy interface has been examined by means of optical and electron microscopy, and X-ray microanalysis using the thin foil method. SEM images and results of field and linear microanalyses are presented in Figures 2-5. The adhesive-mechanical bonding between graphite particles and metal matrix achieved in the initial composite obtained by mixing and squeeze casting has been retained even after several hours' course of melting and diluting, and the gravity casting of the resulting composite has been still possible. No intermediate phases have been found in the matrix zone enveloping the graphite particles. However, some graphite particles are crushed due to the recycling process and a sort of impurities gathers near their surface. Crushing and lamination of graphite particles is also induced by changing stresses which accompany temperature changes during repeated melting and solidifying of composite. The zone close to the graphite particles more frequently reveals the presence of oxygen-rich regions, and within them also Mn-, Fe-, or Cu-rich areas are found. This indicates the tendency of the oxide precipitates to concentrate at the reinforcing particle/matrix interface. Despite strictly observing the technological regime the quantity of these impurities grows with the growth of the number of melting and diluting cycles, because rafination processes cannot be employed. This process leads to the degeneration of the intermediate zones and in consequence to the significant loss of the serviceability of these composites. Therefore the composite can be subjected only to a restricted number of subsequent melting and diluting cycles.

2

Wpływ cząstek grafitu na rozszerzalność cieplną kompozytów metalowych AlSi6Cu4/grafit

Mitko M.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 10

175-178

PL

Kompozyty metalowe zbrojone cząstkami grafitu syntetycznego wytworzono metodą mieszania i prasowania cząstek ze stopem odlewniczym AlSi6Cu4 (AK64) w stanie ciekło-stałym. Wytworzono kompozyty zawierające odpowiednio: 4, 8 i 12% objętościowych cząstek grafitu. W celach porównawczych wytworzono także tą metodą próbki ze stopu AK64, jednak bez dodawania grafitu. Przykładowe struktury otrzymanego w ten sposób materiału do badań pokazano na rysunku 1. Oznaczenie współczynnika cieplnej rozszerzalności liniowej przeprowadzono na dylatometrze optycznym LS-4. Cykl pomiarowy obejmował nagrzewanie próbek z temperatury 25 do 415°C, a następnie chłodzenie do temperatury 25°C z szybkością 180°C/h. Wyniki obliczeń średnich wartości współczynnika rozszerzalności liniowej uzyskane w procesie nagrzewania zestawiono na rysunku 2, a chłodzenia na rysunku 3. Zmianę wymiarów próbek po badaniach dylatometrycznych zestawiono w tabeli 1. Podczas nagrzewania pomiędzy 200 a 300°C następuje szybki wzrost współczynnika rozszerzalności cieplnej badanych kompozytów i stopu AK64 odpowiednio od 20--22 10(-6) K(-1) do 26--28 10(-6) K(-1). Przy dalszym nagrzewaniu do temperatury 415°C następuje obniżenie współczynnika rozszerzalności cieplnej do 25--27 10(-6) K(-1). Przy ochładzaniu próbek obniżanie współczynnika do 22--24 10(-6) K(-1) jest bardziej równomierne. Zwiększenie wymiarów po cyklu nagrzewania i chłodzenia jest znacznie większe dla próbek z kompozytów niż dla próbek wykonanych ze stopu użytego na osnowę. Rozszerzalność cieplna w porównaniu ze stopem osnowy jest tym mniejsza, im większy jest udział cząstek grafitu w kompozycie. Przy udziale 8--12% cząstek grafitu różnice te dochodzą do ponad 10%, a przy udziale 4% cząstek do 5%, co wskazuje na silne połączenie na granicy międzyfazowej cząstka-osnowa. Wzrost udziału cząstek grafitu korzystnie wpływa na właściwości eksploatacyjne kompozytów AlSi6Cu4/grafit w warunkach tarcia suchego nie tylko poprzez zmniejszenie zużycia ściernego i współczynnika tarcia, ale także w wyniku zmniejszenia rozszerzalności cieplnej kompozytu. Zwiększenie stabilizacji wymiarów, a także zmniejszenie naprężeń w czasie eksploatacji można uzyskać, przeprowadzając odpowiednią obróbkę cieplną elementów wykonanych z tego typu kompozytów, co w efekcie powinno wydłużyć ich czas eksploatacji.

EN

Metal composites reinforced with synthetic graphite particles have been obtained by squeeze casting of AlSi6Cu4 (AK64) cast alloy mixed with graphite particles. Composites containing 4, 8, and 12% (by volume) of graphite have been obtained. Also pure AlSi6Cu4 alloy (i.e. without graphite addition) has been squeeze cast for the purpose of comparison. Exemplary structures of such obtained materials have been shown in Figure 1. Determining of the coefficient of thermal expansion has been performed with use of the LS-4 optical dilatometer. Measuring cycle has covered heating of specimens from the temperature of 25 to 415°C and subsequent cooling back to 25"C, both with the rate of 180°C/h. Results of calculating average values of the coefficient of thermal expansion have been shown in Figure 2 for the data obtained on heating, and in Figure 3 for the data gathered during the cooling period. Dimensional changes of specimens after dilatometric examination have been presented in Table 1. A rapid growth in the coefficient of thermal expansion - from 20--22 10(-6) K(-1) to 26--28 10(-6) K(-1) - occurs during heating from 200 to 300°C both for examined composites and for AlSi6Cu4 alloy. Further heating to 415°C results in decreasing of the coefficient of thermal expansion to 25--27 10(-6) K(-1). During the cooling stage dropping of the coefficient of thermal expansion has more even character. The dimensional growth after the heating and cooling cycle is much larger for composite specimens than for the specimens of pure matrix alloy. Thermal expansion of composites as compared with with the value for matrix alloy is the smaller the greater is the graphite particles percentage in composite material. These differences exceed 10% at the graphite percentage of 8--12%, and reach 5% at the graphite content of 4%. This suggests the existence of strong bonding at the particle-matrix interface. The increase of graphite particles content is advantageous for the serviceability of AlSi6Cu4/graphite composites not only because of diminishing the frictional wear and the coefficient of friction, but also due to decreasing of thermal expansion of composite material. Improving the dimensional stability as well as decreasing working stresses can be achieved by employing a proper thermal treatment of elements made of such composites, which should result in prolonging their lifetime.

3

Udarność żeliwa sferoidalnego ferrytycznego

Soiński M. S., Mitko M., Tomczyński S., Bronik L.

Archiwum Odlewnictwa

|

2004

|

R. 4, nr 11/2

190--195

PL

Określono udarność żeliwa sferoidalnego, o osnowie ferrytycznej w stanie lanym, w zakresie temperatur od 20oC do - 70oC. Tworzywo charakteryzuje się stosunkowo wysoką udarnością w zakresie temperatur od 20oC do - 30oC (ok. 14÷15 J). Dalsze obniżenie temperatury pociąga za sobą najpierw gwałtowny spadek udarności (w temperaturze -40°C), a następnie wzrost omawianego wskaźnika.

EN

Impact resistance of nodular cast iron with ferritic as-cast matrix has been determined within the temperature range from 20oC to - 70oC. The material has a relative1y high impact strength at temperatures ranging from 20oC to - 30oC (about 14÷15 J). Further dropping down of the temperature leads at first to the rapid decrease of the impact strength in the temperature of -40oC, then the growth of the considered parameter occurs.

4

Odświeżanie mas formierskich z mieszankami bentonitowymi

Tomczyński S., Mitko M.

Archiwum Odlewnictwa

|

2004

|

R. 4, nr 11/2

270--275

PL

W referacie przedstawiono wyniki badań masy obiegowej w Odlewni Żeliwa ZETKAMA oraz badań laboratoryjnych parametrów mas formierskich poddanych działaniu wysokich temperatur. Masy doświadczalne sporządzano z zastosowaniem trzech gatunków mieszanek bentonitowych. Stwierdzono zanik własności wiążących lepiszcza w wysokich temperaturach spowodowany szamotyzacją bentonitu. Wykazano korzystne własności mieszanki bentonitowo-kormixowej produkcji ZGM ,,Zębiec".

EN

The paper presents the results of examination of circulating molding sand at ZETKAMA Cast Iron Foundry and the results of the laboratory examination of the parameters of molding sands subjected to the high temperature influence. The experimental sands have been prepared using three types of bentonite mixes. The loss of binding properties has been observed in high temperatures due to calcination process. Advantageous properties of the bentonite-kormix mix produced by ZGM ,,Zębiec" have been stated.

5

Analiza wad wewnętrznych tulei żeliwnych odlewanych na automatycznych liniach formierskich

Mitko M., Tomczyński S.

Archiwum Odlewnictwa

|

2004

|

R. 4, nr 11/1

332--337

PL

W artykule przedstawiono metodykę oraz wyniki badań wad wewnętrznych występujących okresowo w badanych żeliwnych odlewach tulei. Odlewy są wykonywane z żeliwa szarego EN-GJL-250 na automatycznej linii formowania pod wysokimi naciskami w skrzynkach formierskich. Badania prowadzone metodami mikroskopii optycznej i elektronowej. Wykonano mikroanalizę punktową i powierzchniową na mikroskopie skaningowym Joel JSM 5400. Zidentyfikowano wady jako nakłucia - pęcherze przypowierzchniowe. Dokonano analizy powstawania tych wad oraz przedstawiono sposoby zapobiegania ich powstawaniu.

EN

The paper presents the methodics and the results of examining the internal defects occurring periodically in cast iron sleeves. The castings are made of EN-GLJ-250 grey cast iron at the automatic molding line for molding in flasks under high pressures. Examination has been done by means of optical and scanning electron microscopy. Local and surface microanalyses have been done using Joel JSM 540 scanning electron microscope. The defects has been identified as pinholes - blowholes. The way of formation of these defects has been analysed as well as the methods of avoiding them.

6

Struktura strefy połączenia cząstka zbrojąca-osnowa metalowa w kompozycie stop AK64/grafit

Mitko M.

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 6

142-147

PL

Przedstawiono wyniki badań struktury kompozytu typu stop AK64/grafit. Kompozyt wytworzono metodę mieszania i prasowania cząstek grafitu syntetycznego ze stopem odlewniczym AK64 w stanie ciekło-stałym. Badania przeprowadzono metodami mikroskopii optycznej, mikroskopii elektronowej oraz mikroanalizy rentgenowskiej. W eutektyce stopu AK64 osadzone są globularne wydzielenia fazy a oraz cząstki grafitu (rys. 1). Przełomy próbek kompozytu wskazują, że pęknięcia przebiegają zarówno przez cząstki grafitu (rys. 2a), jak i po granicy osnowa cząstka grafitu (rys. 2b). Analiza dyfraktogramów (rys. 3) wykazała obecność tylko tych faz i składników struktury, które wprowadzono do kompozytu ze stopem osnowy i cząstkami zbrojącymi. W próbkach otrzymanych techniką preparowania cienkich folii nie zaobserwowano faz przejściowych oraz przerw ciągłości pomiędzy cząstkami grafitu a osnową metalową (rys. 4). Potwierdziły to także badania przeprowadzone metodą mikroanalizy rentgenowskiej (rys. rys. 5-7). W czasie mieszania metalu z grafitem następuje koagulacja krzepnącej fazy a i obniżenie się temperatura stopu do ok. 610°C. Ze wzrostem ilość wykrystalizowanej fazy bogatej w Al (faza a) zmienia się skład chemiczny cieczy i wzrasta jej lepkość. Sprzyja to zwilżaniu cząstek grafitu przez ciekłą fazą i w trakcie mieszania grafit jest rozprowadzany w cieczy. Końcowa krystalizacja następuje w formie metalowej podczas prasowania. Przeprowadzone badania struktury wskazują na adhezyjny typ połączenia cząstek grafitu z osnową metalową kompozytu.

EN

The paper presents the results of structural examination of AK64 alloy/graphite composite. The investigated material has been obtained by mixing AK64 cast alloy and synthetic graphite particles in the solid-liquid state and subsequent squeeze casting of the mixture. Examinations have been carried out by means of the optical and the electron microscopy, and X-ray microanalysis. The eutectic in AK64 alloy contains both globular precipitates of o phase and graphite particles (Fig. 1). Fractures of composite samples indicate that cracks propagate both across the graphite particles (Fig. 2a) and along the interface between the particle and the matrix (Fig. 2b). Diffraction pattern analysis (Fig. 3) has revealed the presence of phases and structural components which had been introduced with the matrix alloy and the reinforcing particles only. Specimens obtained by means of the thin foil technique have exhibited neither the presence of transition phases nor the lack of continuity between graphite particles and metal matrix (Fig. 4) This has been also confirmed by X-ray examinations (Figs. 5, 6, and 7). While mixing metal and graphite, the solidifying a phase coagulates and the alloy temperature drops to about 610°C. As the amount of the solidified Al-rich phase (a phase) increases, the chemical composition of the liquid phase changes and its viscosity grows. This advantageously affects the wetting of graphite by the liquid phase, which allows for distribution of graphite within the liquid phase during the mixing process. The final crystallization takes place in the metal mold under exerted pressure. The performed examinations allow for stating the adhesive type of bound between graphite particles and metal composite matrix.

7

Struktura powierzchni kompozytu AlSi7Mg-SiC po ścieraniu

Mitko M., Tomczyński S.

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 8

363-365

PL

Przedstawiono wyniki badań własności trybologicznych oraz struktury powierzchni roboczych po próbach ścierania kompozytów typu stopu AlSi7Mg-SiC. Kompozyty otrzymano przez odlewanie do kokil ciekłej mieszaniny osnowy metalowej z cząstkami SiC (10% obj.) o frakcji 63-100 mikrometra. W kompozycie osnowa metalowa ściśle przylega do cząstek. SiC, które są w niej rozmieszczone równomiernie (rys. 1). Kompozyt wykazuje znacznie korzystniejsze własności tribologiczne w porównaniu ze stopem swojej osnowy. Zużycie ścierne Zc zmniejsza się o ponad połowę, a współczynnik tarcia suchego f wzrasta o ponad 30% w porównaniu ze stopem osnowy kompozytu (tab. 1). Strukturę powierzchni próbek po ścieraniu oceniano na mikroskopie skaningowym Joel JSM 5400 przy powiększeniach od 35 do 1500 razy (rys. 3). Obecność twardych i o ostrych krawędziach cząstek SiC zwiększa tarcie pomiędzy współpracującymi powierzchniami, energia zużyta, wyrywanie cząstek zbrojących, zarysowywanie i złuszczenia odrywanych fragmentów osnowy metalowej znacznie zwiększa wartość współczynnika tarcia suchego. Natomiast przypowierzchniowe i wystające ponad powierzchnię osnowy twarde cząstki SiC oraz rozkruszone cząstki, wcześniej wyrwane z osnowy, tocząc się pomiędzy współpracującymi powierzchniami, obniżają zużycie ścierne badanego kompozytu.

EN

The paper presents the results of tribological examinations, as well as the examinations of the working surface structure after abrasion tests performed for the AlSi7Mg/SiC composite. The composite has been obtained by die-casting of the mixture of the liquid metal matrix and SiC particles (10 vol.%) of 63-lOO [micro]m size. The metal matrix in the obtained material closely adhere to the particles, which arę evenly distributed in its volume (Fig. 1). The composite exhibits much more advantageous tribological properties than the matrix itself. The abrasive wear Zc is reduced by over a half, and the coefficient of dry friction f increases by over 30% as compared with the pure matrix alloy (Table 1). The structure of the specimens surface after abrasion test nas been examined by means of Joel JSM 5400 scanning electron microscope at magnifications from 35x to 1500x (Fig. 3). The presence of hard SiC particles of sharp edges increases friction between the mating surfaces, and the energy expenditure due to scratching and spalling of the metal matrix, and pulling out the reinforcing particles significantly increases the value of the coefficient of dry friction. On the other hand, the surface-close hard SiC particles, projecting from the matrix surface, and the crushed particles formerly pulled out from the matrix and rolling between the co-operating surfaces decrease the abrasive wear of the investigated composite.

8

Rozszerzalność cieplna kompozytu typu stop AlSi6Cu4-12% cząstek grafitu syntetycznego

Mitko M.

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 8

376-379

PL

Przedstawiono wyniki badań dylatometrycznych kompozytu typu stop AlSi6Cu/grafit, otrzymanego metodą mieszania i prasowania cząstek grafitu syntetycznego w stanie ciekłostałym. Kompozyt poddano dwom cyklom nagrzewania i chłodzenia z temperatury otoczenia do 415°C. Uzyskane dylatogramy pokazano na rysunkach 1 i 2. Struktury kompozytu wyjściowego i po cyklach nagrzewania i chłodzenia pokazano na rysunku 3. Wydłużenie próbek o 0,11--0,14% po pierwszym cyklu badań dylatometrycznych świadczy o dobrym połączeniu cząstek grafitu z osnową. Wartości chwilowych i średnich współczynników rozszerzalności cieplnej badanego kompozytu są wyższe od osnowy kompozytu (tabele 1-3). Średnia wartość współczynnika rozszerzalności w zakresie 25--200°C wynosi 24--25 x 10(-6) 1/K i jest w porównaniu ze stopem osnowy ok. 20% większa. W przypadku słabych wiązań na granicach miedzyfazowych cząstka-osnowa wpływ cząstek grafitu na rozszerzalność byłby znacznie mniejszy.

EN

The work presents the results of dilatometric examination of the AlSi6Cu4/graphite composite obtained by squeeze casting of the mixed matrix alloy and syntethic graphite particles. The composite has been subjected to double cycle of heating from ambient temperature to the temperature of 415°C and subsequent cooling. The obtained thermal expansion curves are presented in Figures 1 and 2. Initial structure of composite and the structures after thermal cyeles are shown in Figure 3. Elongation of samples by 0.11--0,14% after the first cycle of dilatometric examination confirms the exististence of a good joining between graphite and matrix. Values of instantaneous and average coefficients of thermal expansion for the investigated composite are greater than the corresponding values for pure raatrix alloy (Tables 1-3). The average value of the coefficient of thermal expansion in the range 25--200°C is equal 24--25 x 10(-6) 1/K and is by 20% greater as compared with the matrix alloy. In the case of the weak joint at the interface the influence of graphite particles on the thermal expansion would be significantly less.

9

Zmiany w strukturze kompozytów AK64/C_synt. w wyniku ich rozcieńczania stopem osnowy

Mitko M.

Archiwum Odlewnictwa

|

2003

|

R. 3, nr 7

337-342

PL

Kompozyt stop AK64/C_synt o 16% udziale cząstek grafitu syntetycznego ponownie przetapiano, a następnie mieszano mechanicznie ze stopem osnowy. Kompozyt wyjściowy otrzymano metodą mieszania i prasowania przy temperaturze 600-610°C, a po przetopieniu i rozcieńczeniu odlewano go grawitacyjnie. Strukturę kompozytów badano metodami mikroskopii optycznej oraz elektronowej. Badania wykazały, że zastosowana metoda może być stosowana do recyklingu tego typu kompozytów.

EN

AK64/C_synt composite containing 16% of synthetic graphitc particles has been re-melted and mechanically mixed with the addition of matrix alloy. The basic composite had been obtained by mixing and squeeze casting at 600-610°C, and after re-melting and diluting it has been gravity cast. The structure of composites has been examined by means of optical and electron microscopy. The examinations have pointed out that the employed method of diluting can be used for recycling of composites of that type

10

Struktura warstwy roboczej kompozytu AK64/C_synt. poddanego ścieraniu

Tomczyński S., Mitko M.

Archiwum Odlewnictwa

|

2003

|

R. 3, nr 7

343-348

PL

Zużycie ścierne oraz współczynnik tarcia kompozytów AK64/grafit zmniejsza się wraz ze zwiększeniem udziału cząstek grafitu. W trakcie ścierania odsłaniają się miękkie cząstki grafitu, w które wgniatane są wykruszane twarde cząstki osnowy, a na powierzchnie tarcia nanoszony jest [...] grafitowy. Prowadzi to do poprawy właściwości trybologicznych badanych kompozytów.

EN

Both the abrasive wear and the coefficient of friction for AK64/graphite composites decrease with an increase of graphite fraction in the material. During the process of abrasion the torn off hard pieces of matrix material are pushed into the soft graphite particles being exposed, and the thin graphite film is spread over the frictional surfaces. This leads to the improvement of the tribological properties of the examined composites.

11

Ocena skuteczności różnych modyfikatorów dla żeliwa

Soiński M. S., Mitko M., Tomczyński S., Tomżyński M.

Archiwum Odlewnictwa

|

2003

|

R. 3, nr 10

187--192

PL

Porównano oddziaływanie dwóch modyfikatorów: SB-5 (zawierającego obok krzemu, żelaza, wapnia i aluminium około 2% baru) i RZM 55 + Ce (zawierającego obok zazwyczaj występujących pierwiastków około 4,5% cyrkonu i niewielkie ilości metali ziem rzadkich) na strukturę i właściwości mechaniczne oraz skłonność do grafityzacji żeliwa.

EN

There have been compared the influence of two inoculants: SB-5 (containing along with silicon, iron, calcium, and aluminium also 2% of barium) and RZM55 + Ce (containing beyond the usually occurring elements also about 4,5% of zirconium and little quantities of rare earth metals) on the cast iron structure, mechanical properties, and susceptibility to graphitization.

12

Właściwości kompozytów AK7-SiC po ponownych przetopach

Tomczyński S., Mitko M.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 4

217-219

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych, fizycznych i trybologicznych kompozytu metalowego poddanego wielokrotnemu przetopieniu. Kompozyt wyjściowy AK7-10%SiC, otrzymany metodą mieszania mechanicznego i odlwania do kokil, przetapiano ponownie, mieszano i odlewano do kokili. Dokonano pomiaru właściwości Rm, A i E podczas próby rozciągania statycznego, a także twardości HB, własności trybologicznych (Zc,f) i fizycznych (p, c, l). Badania przeprowadzono na kompozycie wyjściowym oraz otrzymanym po pierwszym, drugim, trzecim i czwartym przetopach. Odlewy kompozytowe uzyskane w pierwszych dwóch przetopach swoimi właściwościami zasadniczo nie odbiegają od odlewów wykonanych z kompozytów wyjściowych. Kompozyty uzyskane w następnych przetopach wykazują już znaczne obniżenie właściwości wytrzymałościowych i trybologicznych.

EN

The basic AK7-SJC composite (10 vol. % of SiC particles of dimensions 63:1OO um) has been prepared by mechanical mixing and gravity casting [1]. Then it has been rcmelted, mixed and poured into metal molds. Static tensile test (Rm, A, E) have been performed, and measurements concerning hardness (HB), tribological properties (Zc,f), and physical properties have been taken both for basic composite and for the material obtained after the first, the second, the third and the fourth remelting (Fig. 1). Remelting of composites deteriorate their mechanical and tribological properties. Though after the first remelting changes are small (about 5%), after the fourth remelting they should be already considered as large: tensile strength decreases by 50 MPa, and hardness by 10 HB as compared with the basic composite. Elongation (A) and the elastic modulus (E) changes insignificantly after remelting. The repeated melting causes an increase in abrasive wear and in the coefficient of friction of the examined composites. After two cycles of remelting the increase in abrasive wear Zc and in the f coefficient is still insignificant. However, after the third and the fourth remelting abrasive wear increases by 30%, and the coefficient of friction by 50% as compared with the basic composite. Density (p) of composites after subsequent remelting cycles slightly decrease, but there have not been found changes in specific heat (c) or in the thermal conductivity (l). The performed examinations have shown that, in the case of the multiple remelting of AK7-SiC composite, the properties of castings obtained after the first and the second remelting cycle are do not differ much from the ones exhibited by castings obtained directly from basic composite. However, after the third and the fourth remelting composites reveal already significant decrease in strength and tribological properties. This is caused by introducing some impurities during each remelting cycle, and also by degradation of the particle-matrix bonding zone. Hard SiC particles which are not well-bonded with the matrix crumble out and act as abrasive particles at the frictional surface of a kinematic pair. Physical properties, as density, specific heat, and thermal conductivity remain almost unchanged after repeated melting of the composites under investigation. The performed examinations show that the composite waste can be successfully reused as charging material for producing composite castings.

13

Struktura kompozytów AK7-SiC odlewanych grawitacyjnie

Mitko M., Tomczyński S.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 4

220-222

PL

Przedstawiono wyniki badań struktury kompozytu metalowego typu stop aluminium zbrojony cząstkami SiC, otrzymany metodą mieszania mechanicznego i odlewania do kokil. Badania obejmują mikroskopię optyczną oraz badania rentgenowskie (dyfrakcja, mikroanaliza, struktura przełomów) i uwzględniają szczególnie strefę połączenia osnowy metalowej z cząstkami SiC. Stwierdzono bardzo silne połączenie pomiędzy cząstkami a osnową oraz wyższe stężenie Mg na granicy osnowa-cząstka SiC. Grubość strefy o wyższej zawartości Mg dochodzi do kilku mikrometrów.

EN

The work presents results of investigation concerning the structure of aluminium-silicon cast alloy matrix composite reinforced with SiC particles of dimensions 63:100 nm. The composite has been prepared by mechanical mixing of the liquid alloy and the SiC particles. The protective argon atmosphere has been maintained over the melt surface, and during the mixing process the AIMg30 master alloy (1 wt. %) has been added on the melt surface. The mixture has been gravity cast into metal molds. Optical microscopy and fracture surface examination by means of scanning microscopy have confirmed the uniform distribution of the SiC particles in the composite matrix and revealed that the metal matrix closely adheres the particles (Fig. 1a). Examination of fractures reveals the existence of strong bonding between the particles and the matrix. Cracks which frequently go across the SiC particles, and not along the matrix-SiC interface, are clear evidence of this (Fig. Ib). Diffractometry has shown that the a (Al) and B (Si) phases as well as silicon carbide (SiC) are present in the composite, i.e. the same phases as in the basic components: AK7 alloy and added particles (Fig. 2). Surface X-ray microanalysis reveals distinct boundaries between SiC particles and the matrix. The Al-rich a phase grains are clearly visible, as well as (a + B) eutectic where the Si content is higher (Fig. 3). There can be also distinguished microregions enriched with Mn, Fe and Mg, characteristic for the used east alloy (Fig. 3 and 4). Linear microanalysis performed across the SiC particle-metal matrix interface reveals the increased Mg content in the matrix layer several micrometers wide and adherent to the SiC particles (Fig. 4). The increased concentration of Mg in the bonding zone confirm the advantageous influence of applying magnesium master alloy on the melt surface during mixing the components. This allows for good wettability of particles by the liquid metal matrix and enables easy distribution of SiC particles in the liquid alloy while mixing.

14

Recykling kompozytów stop AK20-grafit syntetyczny

Mitko M., Tomczyński S.

Kompozyty

|

2001

|

R. 1, nr 2

188-190

PL

Kompozyty metalowe typu stop Al-cząstki grafitu są szczególnie przydatne do pracy w warunkach tarcia suchego, gdy smarowanie jest utrudnione lub niemożliwe. Cząstki grafitu w kompozycie znacznie zmniejszają zużycie ścierne oraz współczynnik tarcia suchego [1-3]. Wzrost produkcji kompozytów wymaga opracowania technologii powtórnego wykorzystania odpadów produkcyjnych oraz zużytych części i odlewów. Odpady te można ponownie wykorzystać jako złom wsadowy do nowej produkcji lub po oddzieleniu cząstek od osnowy metalowej w celu powtórnego wykorzystania metalu [4-6]. W artykule przedstawiono wstępne wyniki badań nad wykorzystaniem złomu kompozytu o osnowie stopu AK20 z dużą ilością cząstki grafitu poprzez jego powtórny przetop, rozcieńczenie stopem metalowym oraz odzysk stopu osnowy poprzez usuniecie cząstek grafitu drogą rafinacji.

EN

The paper presents the results of investigations concerning the re-using of composite scrap. Examinations covered the remelting of the composite, its diluting with the matrix alloy and recovery of the matrix alloy by removing graphite particles by means of refining process. Investigated material has been AK20-alloy/synthetic-graphite-particles composite produced by squeeze casting (Fig. 1). The composite has been remelted in the temperature of 750°C and, after casting specimens for examinations (Fig. 2), diluted with pure matrix alloy in 1:1 proportion (Fig. 3). Next group of specimens has been cast and the rest of the diluted alloy has been refined with RafGlinEko refining agent, suitable specimens being cast once again (Fig. 4). The structure of examined composites is composed of graphite particles and the B-phase, both arranged within a+B eutectic. In the cases of remelted or diluted composite there have been found spherical inclusions, the so-called secondary agglomerates, which are gas bubbles partially filled with graphite particles and other impurities (Figs 2, 3). The stucture of the composite after refining does not differ from the structure of the AK20 alloy, except for few separate graphite particles one can observe within some areas of the microsection (Fig. 4). Results of mechanical and tribological examinations have been gathered in Table 1. The tensile strength decreases with increasing quantity of graphite particles in the composite, and remelting reduces it by further 20% in relation to the strength of the composite before remelting. As a result of combined remelting and diluting there has been obtained a composite of similar tribological properties as a composite before remelting containing the same particle fraction. The properties of the alloy after final refining do not differ practically from the properties of the matrix, i.e. the AK20 alloy. The performed investigations has proved the usefulness of the employed methods of recycling composite scrap containing graphite particles for production of composite casting with the required particle fraction and for recovery of the matrix alloy.

15

Obrabiarkowe odlewy dwuwarstwowe o wysokiej jakości prowadnic

Braszczyński J., Warchala T., Mitko M., Soiński S., Tomczyński S.

Archiwum Odlewnictwa

|

2001

|

R. 1, nr 1

133--139

PL

W artykule omówiono możliwości podwyższenia jakości odlew korpusów obrabiarek, poprzez wykonywanie ich jako odlewów dwuwarstwowych. Roboczą warstwę prowadnic wykonuje się z żeliwa niskostopowego, a korpus z niestopowego żeliwa szarego. Określone w wyniku eksperymentów parametry technologiczne zapewniają wysoką jakość złącza i odlewu.

EN

The paper deals with the possibilities of increasing the quality of metal working machine frames by producing them as the two-layer castings. The working layer of the ways is made of low-alloy cast iron, and the frame of plain cast iron. Technological parameters determined on the base of experiments ensure the high quality of the joint and the casting.

16

Ultradźwiękowa kontrola struktury odlewów z żeliwa sferoidalnego

Mitko M., Tomczyński S.

Krzepnięcie Metali i Stopów

|

2000

|

R. 2, nr 43

359--364

PL

Otrzymywanie odlewów z żeliwa sferoidalnego o określonej strukturze, a tym samym i właściwościach mechanicznych, wymaga stosowania odpowiedniego wsadu metalowego celem uzyskania żeliwa wyjściowego o zadanym składzie chemicznym, prawidłowo przeprowadzonego procesu sferoidyzacji i modyfikacji. [...]

17

Struktura kompozytu Al-Cgr po powtórnym przetopie

Tomczyński S., Mitko M.

Krzepnięcie Metali i Stopów

|

2000

|

R. 2, nr 42

191--196

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań struktury kompozytów AlCu5-Cgr rozcieńczanych przy ponownym przetopie stopem osnowy w stosunku 1:1 . Pomiar udziału cząstek grafitu przeprowadzono przy użyciu komputerowego analizatora obrazu oraz nieniszczącą metodą ultradźwiękową. Ocenę struktury oraz rozłożenia cząstek w osnowie dokonano przy pomocy mikroskopii optycznej. Uzyskane wyniki wskazują na równomierne rozłożenie cząstek w osnowie przy stosunkowo niewielkim ubytku sumarycznej ilości cząstek, co pozwala na stosowanie technologii rozcieńczania do wytwarzania kompozytów o wymaganej zawartości cząstek. Potwierdzono również przydatność zastosowanej metody badań ultradźwiękowych do oceny udziału cząstek w kompozycie.

EN

The paper presents the results of structural investigations of AlCu5-Cgr composites diluted with the matrix alloy in 1:1 proportion during the re-melting process. Graphite particles volume fractions have been measured by means of the computer image analysis and of the non-destructive ultrasanic method. The assessment of the structure and distribution of particles in the matrix has been done with the use of an optical microscope. The obtained results show that graphite particles are uniformly distributed within the matrix with accompanying relatively small loss in the total number of particles: The dilution technology can therefore be applied for production of composites containing the demanded quantity of particles. It has been also confirmed that the quantity of particles can be effectively estimated by means of the applied method of ultrasonic examination.

18

Prędkość fali ultradźwiękowej w kompozytach stop AK64-Cgr jako funkcja udziału i wielkości cząstek grafitu

Mitko M.

Krzepnięcie Metali i Stopów

|

2000

|

R. 2, nr 43

367--372

PL

Pomiar udziału cząstek stałych w kompozytach typu osnowa metalowa - cząstki ceramiczne jest ważnym elementem kontroli przy ich wytwarzaniu. Chemiczne oraz metalograficzne metody pomiaru udziału cząstek stałych w kompozytach metalowych są kosztowne oraz długotrwałe i nie nadają się do szybkiej, bieżącej kontroli procesu produkcji tego typu kompozytów. Kontrola taka jest szczególnie potrzebna przy produkcji kompozytów, w których występują trudności z wprowadzeniem cząstek do osnowy ze względu na brak ich zwilżalności przez ciekłą osnowę metalową. [...]

19

Morfologia struktury kompozytu stop AK20 - grafit naturalny

Mitko M.

Krzepnięcie Metali i Stopów

|

2000

|

R. 2, nr 42

197--203

PL

W pracy przedstawiono metodykę oraz wyniki badań struktury kompozytu otrzymanego poprzez mieszanie a następnie prasowanie siluminu nadeutektycznego AK20 z cząstkami grafitu naturalnego. Badania struktury kompozytu obejmowały ocenę udziału cząstek grafitu, mikroskopię optyczną oraz mikroskopię skaningową przełomów. Nie stwierdzono występowania warstw przejściowych pomiędzy osnową metalową a cząstkami grafitu. Dobre połączenie adhezyjne uzyskano w wyniku dużej lepkości stopu w stanie ciekło-stałym (przy temperaturze ok. 610ºC) oraz stosowaniu dużych nacisków prasowania (300MPa).

EN

The methodology and results of composite structure were presented in this work. The hypoeutectic aluminium alloy AK20 as a matrix with natural graphite particles was prepared by mixing and squeeze casting in solid-liquid state. The examination of composite structure included: estimation of graphite particles fraction, optical microscopy and scanning microscopy of fractures. No interlayers between composite matrix and graphite patricles were found and adhesive connection has been obtained as result high viscosity of alloy in solidification range (610ºC) and high pressure during pressing (300 MPa).

20

Wytwarzanie żeliwa sferoidalnego przeznaczonego na odlewy kształtek wodociągowych

Mitko M.

Przegląd Odlewnictwa

|

1999

|

Vol. 49, z. 8-9

308-310

PL

W artykule opisano przebieg i wyniki badań, zmierzających do spełnienia wymagań stawianych żeliwu sferoidalnemu przeznaczonemu na odlewy kształtek wodociągowych. Żeliwo wytapiano w żeliwiakach z podgrzewanym dmuchem wzbogaconym w tlen. Badania obejmowały określenie wpływu udziału we wsadzie metalowym surówki odlewniczej hematytowej i surówki przeróbczej "Purofex" (przy ich całkowitym udziale 60%) na skład chemiczny, strukturę i właściwości mechaniczne otrzymywanego żeliwa sferoidalnego. Korzystne okazało się zwiększenie udziału surówki przeróbczej w przedziale od 0 do 60%.

EN

In the article the course and the investigation results aiming at the fulfilment of the requirements made to S.G. iron designed for castings of water pipe fittings. The iron was melted in the hot blast oxygen enriched cupolas. The investigation included the effect of the amount in the metallic charge ot the hematite pig iron and of the "Purofex" steelmaking pig iron (considering their entire content 60%) on the chemical composition, structure and mechanical properties of the obtained S.G. iron. The increase in the steelmaking pig iron in the range from 0 to 60% proved to be advantageous.