Kompozyty metalowo-ceramiczne wytwarzane przez infiltrację ciśnieniową metalu do ceramicznej preformy o budowie piany

• Autorzy: Potoczek, M. , Śliwa, R. E. , Myalski, J. , Śleziona, J.

Warianty tytułu

EN

Metal-ceramic interpenetrating composites produced by pressure infiltration of metal into ceramic foams

• Konferencja: Odkształcalność metali i stopów : VIII konferencja naukowa : 24-27 listopada 2009
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym ze sposobów poprawy właściwości użytkowych metali w przemyśle lotniczym jest zastępowanie tych tworzyw kompozytami metalowo-ceramicznymi. Już od wielu lat produkowane są kompozyty zbrojone fazą ceramiczną w postaci cząstek lub włókien. Jednak w tego typu kompozytach faza ceramiczna nie jest fazą ciągłą. Niniejsza praca poświęcona jest wytwarzaniu kompozytów metalowo-ceramicznych (AlCu5/Al2O3) o strukturze infiltrowanej charakteryzującej się wzajemnym przenikaniem szkieletów obydwu faz. Preformy ceramiczne (Al2O3) do infiltracji roztopionymi metalami wytworzono nową metodą otrzymywania wysokoporowatej ceramiki, którą jest żelowanie spienionej zawiesiny (ang. gelcasting of foams). Preformy ceramiczne o budowie piany o porowatości w zakresie 60-90 % charakteryzowano pod względem wytrzymałości mechanicznej i przepuszczalności fazy ciekłej. Wytrzymałość mechaniczna i przepuszczalność fazy ciekłej określają przydatność ceramiki porowatej do procesu infiltracji ciśnieniowej roztopionymi metalami. W procesie infiltracji ciśnieniowej stopu AlCu5 do pianek Al2O3 o porowatości 88 % uzyskano kompozyty metalowo-ceramiczne o strukturze infiltrowanej charakteryzujące się pełnym wypełnieniem sferycznych makroporów preformy ceramicznej przez metal i dobrym przyleganiem na granicy faz ceramika-metal.

EN

In order to enhance the useful properties of metals in aerospace applications the replacement of these materials by metal matrix composites is used. Traditionally, most work in this sector has focused on particle- or fiber reinforced composites where the ceramic phase is not continuous. This work presents aluminium alloy-alumina (AlCu5/Al2O3) composites, where both phases are interpenetrating throughout the microstructure. Ceramic preforms were produced by a new method of manufacturing of porous ceramics known as gelcasting of foams. The obtained ceramics foams with porosity in the range 60-90 % were characterized in terms of the mechanical compression and flexural strengths and water permeability. A balance between flow resistance and mechanical strength has to be found and preforms with porosity of 88 % have chosen for metal infiltration. A direct pressure infiltration process (3 MPa) was used to infiltrate the preforms with AlCu alloy resulting in an interpenetrating microstructure.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty metalowo-ceramiczne; ceramika porowata; infiltracja ciśnieniowa

EN

metal matrix composites; porous ceramics; pressure infiltration

• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 54, nr 11
• Strony: 688-692
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Potoczek, M.

autor

Śliwa, R. E.

autor

Myalski, J.

autor

Śleziona, J.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Chemiczny, Rzeszów

Bibliografia

• 1. Zeschky J, Lo J., Hofner T., Greil P.: Mg alloy infiltrated Si-O-C ceramic foams, Mater. Sci. Eng. A. 2005, nr 403, s. 215-221.
• 2. Shouren W., Haoran G., Jingchun Z., Yingzi W.: Interpenetrating microstructure and properties of Si3N4/Al-Mg composites fabricated by pressureless infiltration, App. Comp. Mater. 2006, nr 13, s. 115-126.
• 3. Binner J., Chang H., Higginson R.: Processing of ceramic-metal interpenetrating composites, J. Eur. Ceram. Soc. 2009, nr 29, s. 837-842.
• 4. Breslin M. C., Ringnalda J., Xu L., Fuller M., Seeger J., Daehn G. S., Fraser H. L.: Processing, microstructure and properties of co-continuous alumina-aluminium composites. Mater. Sci. Eng. A 1995, nr 195, s. 113-119.
• 5. Liu W., Koster U.: Microstructure and properties of interpenetrating alumina-aluminum composites made by reaction of SiO2 glass preforms with molten aluminium, Mater. Sci. Eng. A 1996, nr 210, s. 1-7.
• 6. Sepulveda P.: Gelcasting of foams for porous ceramics, Am. Ceram. Soc. Bull. 1997, nr 76, s. 61-65.
• 7. Sepulveda P., Binner J. G. P.: Processing of celluar ceramics by foaming and in situ polymerisation of organic monomers, J. Eur. Ceram. Soc. 1999, nr 19, s. 2059- 2066.
• 8. Innocentini M. D. M., Sepulveda P., Salvini V. R., Pandolfelli V. C.: Permeability and structure of cellular ceramics: A comparison between two preparation techniques, J. Am. Ceram. Soc. 1998, nr 81, s. 3349-3352.
• 9. Potoczek M.: Gelcasting of alumina foams using agarose solutions, Ceram. Int., 2008, nr 34, s. 661-667.
• 10. Gibson L. J., Ashby M. F.: Cellular Solids: Structure and Properties (2-nd. ed.). Cambridge, UK, 1997, s. 210-211.
• 11. Mattern A., Huchler B., Staudenecker D., Oberacker R., Nagel A., Hoffman M. J.: Preparation of interpenetrating ceramic-metal composites, J. Eur. Ceram. Soc., 2004, nr 24, s. 3399-3408.