Analiza warunków odkształcania plastycznego na gorąco i zimno kompozytu aluminiowego ALFA-30

• Autorzy: Richert, J.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the conditions of hot and cold deformation of the ALFA-30 aluminium composite

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W celu otrzymania wysokojakościowego kompozytu aluminiowego, uzbrojonego znaczną ilością popiołów lotnych, zaproponowano zastosowanie niekonwencjonalnej techniki metalurgii proszków, w której proces spiekania zastąpiono procesem przeróbki plastycznej na gorąco z udziałem wysokiego ciśnienia hydrostatycznego. W warunkach laboratoryjnych do pełnej konsolidacji strukturalnej materiału proszkowego zastosowano najpierw wysokociśnieniowe prasowanie na zimno (3000 MPa), a następnie specjalną metodę ściskania plastycznego sprasowanych proszków na gorąco wewnątrz grubościennego pierścienia wykonanego z duraluminium. Tym sposobem otrzymano kompozyt bez porów wewnętrznych i o maksymalnej gęstości. Na podstawie obliczeń przeprowadzonych z wykorzystaniem danych doświadczalnych stwierdzono, że w celu otrzymania wysokojakościowego kompozytu ALFA-30 (30 % obj. popiołów lotnych) należy po prasowaniu na zimno zastosować proces przeróbki plastycznej na gorąco, który w temperaturze odkształcenia 450 °C i 50 % odkształceniu względnym zapewnia osiągnięcie ciśnienia hydrostatycznego wyższego od 400 MPa. Wykazano, że kompozyt otrzymany zaproponowaną technologią odznacza się znacznymi własnościami plastycznymi i może być kształtowany na zimno, zwłaszcza za pomocą procesów zapewniających podwyższone ciśnienie hydrostatyczne. Stan odkształcenia i naprężenia, występujący we wszystkich badanych procesach przeróbki plastycznej na gorąco i zimno, przedstawiono graficznie za pomocą gwiazd Pełczyńskiego.

EN

In order to obtain high-quality aluminium composite strengthened with considerable amount of fly ashes a nonconventional powder metallurgy technique has been proposed, where the sintering process is replaced by hot plastic working process under high hydrostatic pressure. To ensure full structural consolidation of the powder material in laboratory conditions, the high-pressure (3000 MPa) cold pressing was initially used, which was followed by hot plastic compression of the powders in a thick-walled ring from duralumin, performed by a special method. This enabled preparation of a composite material without internal pores and of high density. Based on the calculations performed with the use of experimental data it was found that the high-quality composite ALFA-30 (30 vol. % of fly ashes) can be obtained if the cold process of pressing is followed by hot plastic working so that at the deformation temperature of 450 °C and at the true strain of 50 % it is possible to reach hydrostatic pressure over 400 MPa. It was also found that the composite material obtained by this technology exhibits good plastic properties and can be cold worked, particularly by means of the processes ensuring elevated hydrostatic pressure. The stress and strain conditions observed during all investigated processes of cold and hold treatment have been illustrated graphically using Pelczynski stars.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty Al-popioły lotne; ciśnienie hydrostatyczne; stan odkształcenia; stan naprężenia; intensywność odkształcenia; gwiazdy Pełczyńskiego; odkształcenia graniczne

EN

Al-fly ash composites; hydrostatic pressure; strain-stress state; strain intensity; Pelczynski's diagrams; limiting strain

• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2007
• Tom: R. 52, nr 10
• Strony: 616-623
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Richert, J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Kraków

Bibliografia

• 1. Richert J., Leszczyńska B., Galanty M., Mroczkowski M., Tkaczewski P.: Odkształcalność kompozytów aluminiowych wzmocnionych popiołami lotnymi. Rudy Metale 2007, t. 52, nr 11 [w druku].
• 2. Sobczak J., Sobczak N., Przystaś G.: Zastosowanie materiałów odpadowych w odlewnictwie na przykładzie popiołów lotnych — Stan aktualny i perspektywy zastosowania. Kraków 1999, Instytut Odlewnictwa, s. 107.
• 3. Sobczak J., Sobczak N., Wojciechowski A., Pietrzak K., Rudnik D.: Atlas struktur kompozytów metalowych. Część I — Analiza jakościowa. Warszawa 2005, Instytut Transportu Samochodowego, s. 108.
• 4. Rohatgi P. K., Weiss D., Gupta N.: Applications of Fly Ash in Synthesizing Low-Cost MMCs for Automotive and Other Applications. JOM 2006, t. 58, nr 11, s. 71÷76.
• 5. Rohatgi P. K., Kim J. K., Guo R. Q., Robertson D. P., Gajdardziska-Josifovska M.: Age-Hardening Characteristics of Aluminum Alloy-Hollow Fly Ash Composites. Metall Mater. Trans. A 2002, t. 33A, s. 1541÷1547.
• 6. Rohatgi P. K., Kim J. K., Gupta N., Alaraj S., Daoud A.: Compressive characteristics of A356/fly ash cenospehere composites synthesized by pressure infiltration technique. Composites 2006, t. A 37, s. 430÷437.
• 7. Rohatgi P. K., Guo R. Q., Iksan H., Borchelt E. J., Asthana R.: Pressure infiltration technique for synthesis of aluminum-fly ash particulate composite. Mater. Sci. Eng. 1998, t. A244, s. 22÷30.
• 8. Guo R. Q., Rohatgi P. K., Nath D.: Preparation of aluminium-fly ash particulate composite by powder metallurgy technique. J. Mater. Sci. 1997, t. 32, s. 3971÷3974.
• 9. Richert J., Richert M., Zasadziński J., Korbel A.: Patent PL 123026 (1979).
• 10. Richert J., Richert M.: A New Method for Unlimited Deformation of Metals and Alloys. Aluminium 1986, t. 62, nr 8, s. 604÷607.
• 11. Zasadziński J., Richert J., Libura W.: The Structure and Properties of P/M Materials Formed in a New Method without Sintering. Proc. of the 1992 Powder Metallurgy World Congres, San Francisco 1992, t. 4, s. 353÷362.
• 12. Mroczkowski M., Richert J.: Prognozowanie stateczności plastycznego płynięcia w procesach CWS. Rudy Metale 2007, t. 52, nr 2, s. 88÷94.
• 13. Tang F., Hagiwara M., Schoenung J. M.: Formation of coarse-grained inter-particle regions during hot isostatic pressing of nanocrystalline powder. Scripta Mater. 2005, t. 53, s. 619÷624.
• 14. Chawla K. K.: Composite Materials. New York 1998, Springer-Verlag, t. 2, s. 332÷335.
• 15. Richert J.: Analiza wpływu kształtu narzędzi na zachowanie stateczności plastycznego płynięcia podczas wyciskania promieniowego metali. Metalurgia i Odlewnictwo 1991. Praca monograficzna, nr 135, s. 103.
• 16. Zhang H., Jing X., Subhash G., Kecskes L. J., Dowding R. J.: Investigation of shear band evolution in amorphous alloys beneath a Vickers indentation. Acta Mater. 2005, t. 53, s. 3849÷3859.