Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Kompozyty na osnowie miedzi - analiza literaturowa

Franczak Aleksandra, Karwan-Baczewska Joanna

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2019

|

R. 64, nr 4

21--25

PL

W artykule przedstawione zostały wybrane metody wytwarzania kompozytów metalowych na osnowie miedzi. Artykuł ma charakter poglądowy, w którym w zależności od fazy umacniającej wybrano stosowną metodę wytwarzania. Analiza literaturowa dotyczy artykułów z ostatnich lat badań.

EN

This paper presents methods for the production of metal composites on a copper matrix. The article is of an illustrative nature, in which an appropriate method of production was selected depending on the strengthening phase. The review focuses on articles from recent years of research.

2

Copper matrix composites reinforced with titanium nitride particles synthesized by mechanical alloying and spark plasma sintering

Franczak A., Karwan-Baczewska J.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 43, no. 2

97--105

EN

Copper matrix composites containing ceramic particles such as carbides, borides, or nitrides have attracted much attention over the last few years. The increased interest in such materials has mainly been created by their high electrical and thermal conductivity, good mechanical and tribological properties, and microstructural stability. Among other nitrides, the titanium nitride seems to be considered as an attractive reinforcement due to its high hardness, excellent electrical conductivity, and stability at high temperatures. Moreover, its good corrosion resistance proves the uniqueness of the TiN particles above any other nitrides. In this work, Cu-10 wt.% TiN composite powders were produced by mechanical alloying and sintered by the spark plasma sintering (SPS) technique under different temperatures. The morphology and powder particle size after mechanical synthesis were inspected by a scanning electron microscopy (SEM) for all of the powder samples; chemical composition analyses (EDS) were also performed. The hydrostatic method was used to measure the density of the composite samples to analyze the influence of milling time on the process of consolidation in the composite powders.

PL

Kompozyty na osnowie miedzi zbrojone cząstkami ceramicznymi, m.in. węglikami, borkami i azotkami, w ostatnich latach wzbudziły spore zainteresowanie z uwagi na wysoką przewodność cieplną i elektryczną oraz dobre właściwości mechaniczne i tribologiczne przy równoczesnym zachowaniu stabilnej mikrostruktury. Zastosowanie azotku tytanu jako zbrojenia kompozytu jest korzystne ze względu na: wysoką twardość, doskonałą przewodność elektryczną, odporność na korozję oraz stabilność w wysokich temperaturach. W pracy przedstawiono mieszankę kompozytową Cu-10% wag. TiN, wytworzoną w procesie mechanicznej syntezy, którą następnie poddano spiekaniu za pomocą iskrowego spiekania plazmowego (SPS). Zbadano mikrostrukturę, wielkość cząstek, a także przeprowadzono analizę składu chemicznego (EDS, Energy Dispersive Spectroscopy) za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Metodą hydrostatyczną wykonano pomiar gęstości wytworzonych spieków w celu analizy wpływu czasu mielenia na proces konsolidacji proszku kompozytowego.

3

Investigations of Interface Properties in Copper-Silicon Carbide Composites

Chmielewski M., Pietrzak K., Strojny-Nędza A., Jarząbek D., Nosewicz S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2B

1315--1318

EN

This paper analyses the technological aspects of the interface formation in the copper-silicon carbide composite and its effect on the material’s microstructure and properties. Cu-SiC composites with two different volume content of ceramic reinforcement were fabricated by hot pressing (HP) and spark plasma sintering (SPS) technique. In order to protect SiC surface from its decomposition, the powder was coated with a thin tungsten layer using plasma vapour deposition (PVD) method. Microstructural analyses provided by scanning electron microscopy revealed the significant differences at metal-ceramic interface. Adhesion force and fracture strength of the interface between SiC particles and copper matrix were measured. Thermal conductivity of composites was determined using laser flash method. The obtained results are discussed with reference to changes in the area of metal-ceramic boundary.

4

Influence of Material Coating on the Heat Transfer in a Layered Cu-SiC-Cu Systems

Strojny-Nędza A., Pietrzak K., Teodorczyk M., Basista M., Węglewski W., Chmielewski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2B

1311--1314

EN

This paper describes the process of obtaining Cu-SiC-Cu systems by way of spark plasma sintering. A monocrystalline form of silicon carbide (6H-SiC type) was applied in the experiment. Additionally, silicon carbide samples were covered with a layer of tungsten and molybdenum using chemical vapour deposition (CVD) technique. Microstructural examinations and thermal properties measurements were performed. A special attention was put to the metal-ceramic interface. During annealing at a high temperature, copper reacts with silicon carbide. To prevent the decomposition of silicon carbide two types of coating (tungsten and molybdenum) were applied. The effect of covering SiC with the aforementioned elements on the composite’s thermal conductivity was analyzed. Results were compared with the numerical modelling of heat transfer in Cu-SiC-Cu systems. Certain possible reasons behind differences in measurements and modelling results were discussed.

5

Badania procesów spiekania i właściwości kompozytów na osnowie miedzi zawierających tuf wulkaniczny

Łach M., Mikuła J., Nykiel M.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 4

176--182

PL

W pracy opisano kompozyty o osnowie metalicznej umacniane cząstkami ceramicznymi różnego rodzaju. Przedstawiono najważniejsze rodzaje ceramiki stosowanej do zbrojenia kompozytów metalicznych, a także nowe trendy związane ze stosowaniem porowatych cząstek lub sfer jako cząstek umacniających. Przedstawiono krótką charakterystykę tufu wulkanicznego z rejonu Krzeszowic oraz elektrolitycznego proszku miedzi. Opisano sposób wytwarzania kompozytów na osnowie miedzi zawierających różne udziały objętościowe tufu wulkanicznego. Za pomocą dylatometru przeprowadzono analizę termiczną procesu spiekania kompozytów na osnowie miedzi z różnym udziałem tufu wulkanicznego. Badania dylatometryczne wykonano w dwóch atmosferach spiekania: azotu 6.0 oraz wodoru 6.0. Zbadano wpływ atmosfery spiekania i dodatku tufu na kinetykę procesu spiekania oraz wielkość skurczu (zagęszczenie) otrzymanych kompozytów. Wraz ze wzrostem udziału cząstek tufu zmniejsza się skurcz w czasie spiekania. Zastosowanie spiekania w atmosferze wodoru powoduje większe zagęszczenie kompozytów niż w atmosferze azotu. W pracy przedstawiono również wyniki badań właściwości spiekanych kompozytów na osnowie miedzi umacnianych tufem. Określono wpływ zawartości tufu na przewodność elektryczną oraz temperaturę mięknienia. Dodatek tufu wulkanicznego wpływa na zwiększenie temperatury mięknienia, co ma kluczowe znaczenie w zastosowaniu takich materiałów na elektrody do zgrzewania oporowego. Przedstawiono również mikrostrukturę spiekanych kompozytów na osnowie miedzi umacnianych tufem pochodzenia wulkanicznego. Rozmieszczenie wprowadzonych cząstek jest równomierne, a jakość ich połączenia z osnową zadowalająca. Wyniki przeprowadzonych badań dowodzą, że tuf wulkaniczny może być interesującym materiałem stosowanym jako umocnienie w kompozytach o osnowie metali.

EN

This paper describes metal matrix composites reinforced with different type of ceramic particles. The most important types of ceramics reinforced metal composites as well as new trends associated with the use of porous particles or spheres as reinforced particles were presented. A brief overview of volcanic tuff from the region of Krzeszowice and electrolytic copper powder was presented. Manufacturing method of copper matrix composites containing different volume fractions of volcanic tuff was described. Using dilatometer the thermal analysis of sintering process of copper matrix composites with varying content of tuff was conducted. Dilatometric study was performed in two sintering atmospheres: nitrogen 6.0 and hydrogen 6.0. The effect of the sintering atmosphere and an addition of tuff on the kinetics of sintering process and shrinkage (density) of obtained composites was examined. The higher content of the tuff particles, the lower shrinkage during sintering. The use of a hydrogen atmosphere during sintering results in a greater density of the sintered composites in comparison to nitrogen one. The results of properties research of sintered copper matrix composites reinforced with tuff were presented. The influence of the contents of tuff on the electrical conductivity and softening temperature are shown. The addition of tuff increases the softening temperature. It is of key importance in the case of application of such materials for electrodes to resistance welding. This paper presents examples of microstructures of sintered copper matrix composites reinforced with tuff of volcanic origin. Distribution of introduced particles is uniform. The quality of particle — matrix connection is satisfactory. The results of these studies shows that volcanic tuff can be an interesting material used as reinforcement in metal matrix composites.

6

Właściwości tribologiczne kompozytów Cu-C zawierających grafen, nanorurki i nanoproszek grafitu

Chmielewski M., Dutkiewicz J., Mańkowska-Snopczyńska A., Michalczewski R., Pietrzak K.

Tribologia

|

2014

|

nr 5

45--57

PL

Spiekane kompozyty Cu-C są materiałami stosowanymi w urządzeniach elektrycznych z uwagi na ich wysoką przewodność elektryczną, cieplną i doskonałą odporność na ścieranie. Właściwości te zależą od postaci węgla wchodzącego w skład kompozytu. W pracy zbadano wpływ różnych form węgla (nanorurki, nanoproszek grafitu, grafen) na właściwości tribologiczne spiekanych kompozytów Cu-C. Kompozyty otrzymano techniką metalurgii proszków. Proces spiekania przeprowadzono w próżni, stosując następujące parametry: temperatura spiekania 520°C, ciśnienie prasowania 600 MPa, czas prasowania 10 min. Badania tribologiczne przeprowadzono za pomocą stanowiska badawczego SRV (Schwingungs Reibung und Verschleiss) w układzie ruchu posuwisto-zwrotnego w warunkach tarcia suchego. W pracy zbadano właściwości tribologiczne (tarcie i zużycie) kompozytów miedzi i węgla o udziale 3% obj. Do analizy zużytych powierzchni zastosowano skaningowy mikroskop elektronowy (SEM) oraz omówiono mechanizm zużycia materiałów kompozytowych Cu-C. Najniższe tarcie i zużycie uzyskano dla kompozytów Cu-C z nanoproszkiem grafitu oraz grafenu.

EN

Copper-carbon composite materials are very promising functional materials used as electrical contact devices due to their high electrical conductivity, thermal conductivity, and excellent wear resistance. In present study, the influence of carbon forms (carbon nanotubes, graphite nanopowder, graphene) on the properties of copper matrix composites was examined. The composites were fabricated via power metallurgy method. The optimal parameters of the hot-pressing process in a vacuum were fixed as follows: temperature 520°C, pressing pressure 600 MPa, time 10 min. The wear tests were performed using SRV (Schwingungs Reibung und Verschleiss) friction and wear tester with a reciprocating motion in dry conditions. The friction and wear behaviour of copper with 3% by volume of carbon were investigated. Scanning electron microscopy (SEM) was used to analyse the worn surfaces and debris, and the wear mechanism was discussed. The lowest friction and wear were obtained for the composites with graphite nanopowder and graphene.

7

Tribological Properties of Copper-Based Composites with Lubricating Phase Particles

Juszczyk B., Kulasa J., Malara S., Czepelak M., Malec W., Cwolek B., Wierzbicki Ł.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

615--620

EN

The results of research into influence of chemical composition on structure and tribological properties of copper-based composites intended for slide bearings are presented in this paper. The study was focused on copper alloys with lubricating phase particles in form of graphite, tungsten disulphide (WS2), molybdenum disulphide (MoS2) and glassy carbon. The metallic matrix of composite materials was composed of alloys from Cu-Sn-Zn system. The mass content of lubricating phase particles was from 5 to 20%. The process of production of subject materials included the processes conducted with full or partial contribution of liquid phase and it was conducted by two methods. Both the method of classic powder metallurgy and stir casting method were used for the production of composites. Lubricating phase particles heated to the temperature of 200°C were introduced to liquid metal bath and then the process of stirring and casting to moulds was performed. In case of production of composites by powder metallurgy, the process included mixing of bronze powders and lubricating phase particles, and then their consolidation. Sintering process was conducted in temperature between 750-800°C. The produced materials were tested in terms of microstructure and tribological properties with the CSM Instruments tribometer.

PL

W pracy zamieszczono wyniki badań dotyczące wpływu składu chemicznego na strukturę oraz właściwości tribologiczne materiałów kompozytowych na osnowie miedzi przeznaczonych na łożyska ślizgowe. Przedmiot badań stanowiły stopy miedzi z udziałem cząstek faz smarnych w postaci grafitu, dwusiarczku wolframu (WS2)), dwusiarczku molibdenu (M0S2) oraz węgla szklistego. Metaliczną osnowę materiałów kompozytowych stanowiły stopy z układu Cu-Sn-Zn. Udział masowy cząstek faz smarnych wynosił od 5 do 20%. Proces wytwarzania badanych materiałów obejmował procesy przebiegające z całkowitym oraz częściowym udziałem fazy ciekłej i przebiegał dwutorowo. Do wytwarzania kompozytów zastosowano zarówno metodę klasycznej metalurgii proszków, jak i metodę topienia i odlewania z jednoczesnym mieszaniem tzw. stir casting. Do ciekłej kąpieli metalicznej wprowadzono podgrzane do temperatury 200°C cząstki faz smarnych a następnie realizowano proces mieszania i odlewania do form. W przypadku otrzymywania kompozytów na drodze metalurgii proszków proces obejmował mieszanie proszków brązu oraz cząstek faz smarnych, a następnie ich konsolidację. Proces spiekania prowadzono w temperaturze z zakresu 750+800°C. Wytworzone stopy poddano badaniom mikrostruktury oraz oceny właściwości tribologicznych na tribometrze CSM Instruments.

8

Microstructure and Tribological Properties of the Copper Matrix Composite Materials Containing Lubricating Phase Particles

Juszczyk B., Kulasa J., Malec W., Malara S., Czepelak M., Ciura L.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

365--369

EN

The paper presents results of the studies into influence of individual particles of lubricating phase on microstructure and tribological properties of copper based composite materials for slide bearings. The studied material was composed of copper alloys with lubricating phase particles, e.g. in a form of graphite and glassy carbon. The metallic matrix of composite materials consisted of Cu-Sn type alloys. Production of the examined materials included processes with complete or partial participation of liquid phase and was conducted in two ways. In production of composites both classical powder metallurgy technology was applied and a method of melting with simultaneous mechanical stirring in liquid state (stir casting). Particles of lubricating phases were heated up to the temperature of 200°C and introduced into a liquid metal and then stirring process at constant rate of 1500 rpm rotational speed was applied. To improve wettability of graphite and glassy carbon particles titanium was introduced into the metallic matrix. In production of the composites by powder metallurgy methods the process consisted of mixing of bronze powders and particles of non-metallic phases and then their consolidation. Both quantitative and qualitative structure analysis of the produced composites was performed. Also through evaluation of tribological properties (friction coefficient, wear) with CSM Instruments high temperature tribometer THT was conducted.

PL

W pracy zamieszczono wyniki badań dotyczące wpływu poszczególnych cząstek faz smarnych na mikrostrukturę oraz właściwości tribołogiczne materiałów kompozytowych na osnowie miedzi przeznaczonych na łożyska ślizgowe. Przedmiot badań stanowiły stopy miedzi z udziałem cząstek faz smarnych m.in. w postaci: grafitu oraz węgla szklistego. Metaliczną osnowę materiałów kompozytowych stanowiły stopy z układu Cu-Sn Proces wytwarzania badanych materiałów obejmował procesy przebiegające z całkowitym oraz częściowym udziałem fazy ciekłej i przebiegał dwutorowo. Do wytwarzania kompozytów zastosowano zarówno metodę klasycznej metalurgii proszków, jak i metodę topienia z jednoczesnym mieszaniem mechanicznym w stanie ciekłym (stir casting). Do ciekłego metalu wprowadzono podgrzane do temperatury 200°C cząstki faz smarnych, a następnie prowadzono proces mieszania stosując stałą prędkość obrotową na poziomie 1500 obr/min. W celu poprawy zwilżalności cząstek grafitu i węgla szklistego do osnowy metalicznej wprowadzono tytan. W przypadku otrzymywania kompozytów na drodze metalurgii proszków proces obejmował mieszanie proszków brązu oraz cząstek faz niemetalicznych, a następnie ich konsolidację. Wytworzone materiały kompozytowe poddano analizie struk- tury zarówno w ujęciu ilościowym, jak i jakościowym. Dokonano również szczegółowej oceny właściwości tribologicznych (współczynnik tarcia, zużycie) przy wykorzystaniu tribometru wysokotemperaturowego THT firmy CSM Instruments.

9

Processing copper-intermetallic fibrous composites from copper and titanium powders

Mola R., Dziadoń A., Mazurek J.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 2

125-129

EN

Copper-intermetallic fibrous composites were produced using the powder metallurgy method followed by extrusion. The mixtures of Cu powder with 1 wt.% Ti; 2.5 wt.% Ti and 5 wt.% Ti powder were cold pressed and sintered at a temperature of 850°C. The sintered material was extruded using the KOBO method. During extrusion the hard particles containing copper- -titanium intermetallic phases undergo a plastic deformation assuming a fibrous shape as the processed composite consists of a copper matrix reinforced with fibrous particles of copper-titanium intermetallic phases. Metallographic examinations of the composites revealed uniform distribution of the reinforcing particles in the copper matrix. SEM investigations and X-ray microprobe analysis showed that as a result of sintering intermetallic phases were synthesized at the Cu-Ti interface. The Ti-Cu reaction products were composed of intermetallic phases in the external zone (at the copper-titanium interface) and the core containing a solid solution of copper in titanium. The microhardness of the reinforcing particles was 760 HV0.65. The samples of the composites and sintered unreinforced copper were examined in a compression test, parallel and perpendicular to the extrusion direction. The yield strength value of the composites increases with an increase in the number of reinforcing particles in the copper matrix. Mechanic anisotropy was observed for the Cu-2.5wt.% Ti and Cu-5wt.% Ti composites: the yield strength was higher for the composites loaded parallel to the extrusion direction than for those loaded perpendicular. The yield strength of the Cu-2.5wt.% Ti and Cu-5wt.% Ti copper-intermetallic fibrous composites was several times higher than that of the unreinforced copper.

PL

Do wytworzenia kompozytów włóknistych miedź-fazy międzymetaliczne zastosowano metodę metalurgii proszków a następnie wyciskanie. Mieszaniny proszku miedzi i proszku tytanu dodanego w ilości: 1 ; 2.5 i 5% były prasowane na zimno i spiekane w temperaturze 850°C. Następnie spieki poddano wyciskaniu metodą KOBO. Podczas wyciskania twarde cząstki wzmacniające ulegają deformacji plastycznej, przyjmując kształt włókien. Uzyskane kompozyty składają się z osnowy miedziowej, w której rozmieszczone są włókniste wydzielenia twardych faz międzymetalicznych miedziowo-tytanowych. Badania metalograficzne kompozytów pozwoliły stwierdzić, że cząstki wzmacniające kompozyt są rozmieszczone jednorodnie w miedziowej matrycy. Za pomocą mikroskopu skaningowego i mikroanalizatora rentgenowskiego zidentyfikowano fazy powstające w trakcie spiekania na granicy Cu-Ti. Produkty reakcji Ti-Cu składają się z warstwy zewnętrznej utworzonej na granicy miedzi z tytanem, w której stwierdzono fazy międzymetaliczne miedziowo-tytanowe i rdzenia o strukturze roztworu stałego miedzi w tytanie. Mikrotwardość cząstek wzmacniających wynosiła 760 HV0.65. Próbki kompozytów oraz spieku miedzi niewzmocnionego twardymi cząstkami poddano próbie ściskania. Próbki obciążone były równolegle i prostopadle do kierunku wyciskania. Stwierdzono, że wartość umownej granicy plastyczności wzrasta wraz ze zwiększeniem ilości cząstek wzmacniających w osnowie kompozytu. Zaobserwowano anizotropię własności mechanicznych kompozytów Cu-2.5%Ti i Cu-5%Ti: wartość umownej granicy plastyczności zmierzona równolegle do kierunku wyciskania była wyższa niż w kierunku prostopadłym. Kompozyty włókniste Cu-2.5%Ti i Cu-5%Ti posiadają kilkakrotnie wyższą wartość umownej granicy plastyczności niż spiek miedzi niewzmocniony włóknami zawierającymi fazy miedziowo-tytanowe.