Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Ocena zmian zachodzących w strukturze kompozytu AK12-cząstki węgla szklistego

100%

Myalski J. , Śleziona J. , Olszówka-Myalska A.

|

2004

|

tom Vol. 24, nr 1 sp

163-172

PL

W artykule oceniono wpływ technologii przygotowania cząstek zbrojących i procesów wygrzewania na stabilność powierzchni rozdziału metal-cząstka. Badania wykonano dla kompozytów z osnową stopu Akl2 zawierającego jako zbrojenie cząstki węgla o strukturze amorficznej (węgiel szklisty). Powierzchnię cząstek poddano zabiegom ułatwiającym ich wprowadzenie do ciekłej osnowy. Cząstki pokryto powłoką niklową oraz poddano preparacji w roztworze wodorotlenku sodu. Po wytworzeniu kompozyty poddano wygrzewaniu w temperaturze zbliżonej do temperatury topnienia osnowy. Analiza struktury powierzchni rozdziału wykazała, że nawet po długim okresie wygrzewania reakcje zachodzące do utworzenia warstw dyfuzyjnych przebiegają w ograniczonym stopniu. Zastosowane powłoki ochronne zapewniają uzyskanie dobrego połączenia cząstki z osnową oraz ograniczają reakcje zachodzące na granicy rozdziału metal-cząstka.

EN

In this work the influence of technology and heating process on the surface stability in composite metal-ceramics particles has been presented. The research has been made for composite aluminium alloy AK12 reinforced with glass carbon particle with amorphous structure. On the surface of particles the coating with Ni and NaOH have been applied. These coatings improve the wetting by liquid aluminium alloys and limit the destruction. Analysis of structure of bonding has been shown that even after long heating at high temperature below liqidus of matrix, the reaction lead to the creation of diffusion layer becomes in limited level. These coatings assure a good connection between particles and matrix and lead to apply the composite in high temperature.

2

Wpływ parametrów spiekania pod ciśnieniem na wybrane właściwości materiału kompozytowego Al-cząstki Al2O3

100%

Gabrylewski M. , Patejuk A.

|

tom R. 4, nr 10

212-215

PL

W pracy przedstawiono wpływ temperatury spiekania na właściwości tribologiczne materiału kompozytowego (MK) typu Al-Al2O3. Na materiał osnowy zastosowano proszek aluminiowy o granulacji 80-100 [mikro]m. Na zbrojenie zastosowano cząstki Al2O3 o wielkości 20-60 [mikro]m w dwóch wariantach stanu warstwy wierzchniej - bez powłoki (oznaczone umownie - wariant I) oraz z powłoką niklową o grubości około 2 [mikro]m (oznaczone umownie - wariant II). Próbki do badań wykonane zostały metodą prasowania w podwyższonej temperaturze (tab. 1) w postaci pręta o średnicy 8 i długości 10-15 mm. Czas spiekania próbek dla obu wariantów był jednakowy i wynosił 15 minut. Przeprowadzone badania i analizy struktury otrzymanych próbek potwierdziły, że MK wykonany z wykorzystaniem cząstek bez powłoki niklowej charakteryzuje się typowym, dla zastosowanych materiałów, połączeniem adhezyjnym faz. Natomiast w przypadku MK wykonanego z wykorzystaniem cząstek pokrytych powłoką niklową stwierdzono, że połączenie tych cząstek z osnową jest typu dyfuzyjno-adhezyjnego (rys. 1). Przeprowadzone pomiary twardości (metodą Vickersa) otrzymanych próbek MK wykazały, że najwyższą twardością (niezależnie od analizowanego zakresu temperatury spiekania) charakteryzują się próbki spiekane przy ciśnieniu 120 MPa (rys. 2). Należy zaznaczyć, że zwiększenie ilości zbrojenia prowadzi do zwiększenia poziomu twardości badanych próbek. W kolejnym etapie badań MK przeprowadzono testy odporności na zużycie ścierne metodą pin on disc. Badania ścieralności realizowano, stosując obciążenie 3 MPa przy prędkości obwodowej 0,50 m/s. Przeciwpróbkę wykonano ze stali 45 ulepszonej cieplnie o twardości 42 HRC. Czas trwania próby wynosił 2 godziny. Kontrolowana temperatura współpracującej pary wynosiła 25š2°C. Wyniki badań jednostkowego zużycia masowego przedstawione graficznie w funkcji czasu trwania testu (rys. 3) wskazują, że zarówno parametry spiekania, jak i ilość fazy zbrojącej w postaci cząstek Al2O3 znajdującej się w objętości MK, wywierają istotny wpływ na poziom zużycia tych materiałów. Analiza topografii współpracujących powierzchni i śladów zużycia wykazała, że największe nierówności powierzchni, zarówno w badanych próbkach, jak i przeciwpróbkach, występują w skojarzeniach, w których próbka była wykonana z fazą zbrojącą w postaci cząstek Al2O3 bez powłoki niklowej. W tych próbkach MK obserwowano liczne ubytki (wykruszenia cząstek) na powierzchni współpracującej z przeeiwpróbką. Natomiast w przypadku badania próbek MK zawierającego 10 i 20% cząstek Al2O3 z powłoką niklową gładkość współpracujących powierzchni była nieco większa. Przede wszystkim nie obserwowano w tych przypadkach tak licznych wykruszeń towarzyszących im głębokich bruzd usytuowanych równolegle do wektora sił tarcia.

EN

In the work, the results of researchcs about influence sintering temperature on trybology properties of metal-matrix composite (MMC) the type of Al-Al2O3 particles, has been presented. Such a matrix material aluminium powder granulation 80-100 [micro]m has been used. Uncovered particles Al2O3 about size 20-60 [micro]m (signed as I option) and particles covered by nickel layer with thickness about 2 [micro]m (signed as II option) made reinforced material. Samples for researching was made by hot pressing method (Tab.1) using rod about diameter 8 and length 10-15 mm. Sintering time for every option was the same: 15 minutes. Made microscopic examination and analyses' confirmed that particles without nickel layer of MMC, characterized typical adhesive connection of phases. However, in case of covered by niekel layer particles of MMC, connection between particles and matrix has diffusion - adhesive character (Fig. 1). The hardness test of composite samples by Vickers method has been done. The results showed that samples sintered with pressure 120 MPa (independently from analysed range the temperature of sintering) have the highest hardness (Fig. 2). Increasing of volume fraction of reinforced material increases hardness of samples. In next step of researching, resistance tests of abrasive wear by pin on disc method has been done. For this researching of grindability, load of 3 MPa and peripheral speed of 0.50 m/s was given. Anti-sample was made from 45 heat treatmented steel about hardness 42 HRC. The time of test was 2 hour. The controlled temperaturę of co-operating steam received 25 š2"C. The results of unitary mass decrement in function of time of test has been presented in Figurę 3. They arę showed, that both sintering parametres and yolume of fraction of reinforced materiał have essencial influence on level of material's wear. The analysis of topography of co-operating surfaces and traces of wear shows, that the samples and anti-samples have the largest inequalities of surface when the sample was made with Al2O3 reinforced material without nickel layer. In these MMC samples was observed a plenty of defects (crumbling up particles) on co-operating anti-samples' surface. However, MMC samples including 10 and 20% of covered by nickel layer Al2O3 particles - the quality of co-operating surfaces was higher. First of all, so much defects and accompanying furrows situated parallel to vector of strengths of friction, was not obseryed.

3

Wpływ dodatku węgla szklistego na charakterystyki tribologiczne materiałów kompozytowych z osnową metaliczną

80%

Myalski J.

|

tom R. 3, nr 8

317-321

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych materiałów kompozytowych zawierających cząstki ceramiczne oraz cząstki węgla o strukturze amorficznej. Dokonano oceny wpływu różnych cząstek na wartość współczynnika tarcia i zużycie zarówno kompozytów, jak i materiału współpracującego w węźle tarcia. Pomiaru współczynnika tarcia oraz zużycia dokonano w warunkach ograniczonego smarowania. Przeprowadzone badania współczynnika tarcia wykazały, że dodatek węgla zmniejsza wartość współczynnika tarcia w porównaniu z kompozytami zawierającymi tradycyjne cząstki ceramiczne (rys. 1). Po wprowadzeniu węgla szklistego zmniejsza się również ich zużycie. Ubytek masy kompozytu z cząstkami węgla jest o połowę mniejszy niż w przypadku cząstek Al2O3 (rys. 2). Węgiel szklisty nie powoduje intensywnego zużywania materiału partnera współpracującego z nim podczas tarcia. Zmierzone wartości ubytku masy żeliwa współpracującego z kompozytem węglowym były prawie dziesięciokrotnie mniejsze niż po współpracy z kompozytem zawierającym cząstki tlenku aluminium (rys. 3). Przyczyną takiego zachowania się kompozytu jest odmienny mechanizm tarcia. W kompozytach zbrojonych cząstkami węgla szklistego w tarciu biorą udział cząstki węgla i nie zaobserwowano zużywania materiału osnowy (rys. 4a). Dominującym mechanizmem jest zużycie ścierne obserwowane w postaci mikrozarysowań wyłącznie w węglu szklistym. W kompozycie AK12-Al2O3 w tarciu udział biorą zarówno osnowa, jak i cząstki ceramiczne. W obszarze tarcia (rys. 4b) zaobserwowano procesy mikroskrawania w obu komponentach.

EN

In this paper the investigations results of tribological properties of composite materials containing ceramics particles carbon particles with amorphous structure have been presented. Composite on the metal matrix reinforced with particles was made using mixing technology. The influence of different particles on coefficient of friction and wear resistance of composite materials and materials co-operating with composite in tribological system nas been defined. Coefficient of friction and wear resistance was examined in friction with limited supply of lubricant. The results of investigation have shown that the glass carbon in metal matrix materials leads to decreasing coefficient of friction comparison to composite containing conventional particies (Fig. 1). The result of glass particle addition in this composite is decrease of abrasive wear resistance. Loss mass decrease in composite reinforced with glass carbon was about two times less then in composite materials containing Al2O3 particles (Fig. 2). Glass carbon particles do not lead to intensive wear of materials co-operating with them in friction. The loss mass of cast iron co-operating with carbon was about ten times less as in composite containing alummina particles (Fig. 3). The basic reason of composite behaviour was another mechanism of friction, which was observed when analysing the condition of the surface area in the examined materials. Composites reinforced with glass carbon particles did not show the intensive destruction of the friction surface. Only particles take part in friction, the visible signs of destruction of the surface in metal matrix are not obseryed (Fig. 4a). In structure of the friction area of AK12-Al2O3 composite the friction signs are visible as abrasive wear of particles and matrix (Fig. 4b).

4

Wpływ wielkości i udziału zbrojenia na właściwości kompozytów AK12-węgiel szklisty

80%

Myalski J.

|

tom R. 4, nr 10

154-158

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości fizykomechanicznych materiałów kompozytowych zawierających cząstki węgla o strukturze amorficznej. Dokonano oceny wpływu wielkości i udziału zbrojenia na wytrzymałość na rozciąganie i udarność oraz charakterystyki tribologiczne (współczynnik tarcia i zużycie). Stwierdzono, że o właściwościach mechanicznych decyduje przede wszystkim udział zbrojenia. Zwiększenie ilości cząstek obniża wytrzymałość na rozciąganie (rys. 1) i udarność (rys. 2b). Wielkość cząstek w mniejszym stopniu wpływa na zmianę właściwości mechanicznych. Na rysunku 2a można zauważyć, że energia zniszczenia kompozytów zawierających cząstki o wielkości powyżej 100 [mikro]m jest porównywalna pomimo zwiększenia udziału cząstek w kompozycie. Badania współczynnika tarcia wykazały, że ze wzrostem ilości zbrojenia następuje obniżenie współczynnika tarcia z 0,4 dla udziału 5% do około 0,12 dla udziału 20% (rys. 3). Również wielkość cząstki (rys. 3b) ma wpływ na współczynnik tarcia. Cząstki o wielkości 200 [mikro]m pozwalają na uzyskanie porównywalnych wartości współczynnika tarcia, w niewielkim stopniu zależnych od udziału zbrojenia. Wielkość cząstki decyduje jednak o charakterze zmian współczynnika tarcia. W przypadku małych cząstek współczynnik tarcia jest mały i stabilny, a po dłuższym okresie współpracy staje się niestabilny i gwałtownie wzrasta (rys. 4). Jest to spowodowane zmianami w warstwie wierzchniej kompozytu wynikającymi z wyrywania i wykruszania zbrojenia z osnowy.

EN

The results of the physicochemical properties of composite materials containing ceramic particles of carbon of amorphous structure have been presented. The influence of size and reinforcement value on tensile strength, impact and tribological characteristics (coefficient of friction and wear) were estimated. It has been found that above all the reinforcement value decide on mechanical properties. Enlargement of particles value leads to decreasing of tensile strength (Fig. 1) and impact strength (Fig. 2). It has been shown that particle size has small influence on studied properties. Figure 2a presented, that the destruction energy for the composites with particles of size above 100 [micro]m is comparable, when increase the particles value in composites. The research of coefficient of friction proved, that increase of reinforcement value leads to decreasing of coefficicnt of friction from 0.4 for 5% value to about 0.12 for 20% of particle value (Fig. 3). It has been also proved that the size of particles (Fig. 3b) has some influence on coefficient of friction. The coefficient of friction is comparable for the composites containing particles of 200 [micro]m size and is small dependent on reinforcement value. However size of the particles decide on the character of coefficient of friction changes. Coefficient of friction is Iow and stable for composites with small particles, but after long cooperation time it become unstable and rapidly increases (Fig. 4). The reason are the changes in surface area of composite, being the result of pulling out and crumbling out the reinforcement from the matrix.