Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Odlewane aluminiowe kompozyty "in situ", umacniane węglikami tytanu

100%

Fraś E. , Janas A. , Wierzbiński S. , Kolbus A.

Krzepnięcie Metali i Stopów

|

2000

|

tom R. 2, nr 43

167--174

PL

Kompozyty na osnowie metalicznej MMCs - (metal matrix composites) do których zaliczane są kompozyty na osnowie aluminium wzmacniane węglikiem tytanu (Al+TiC) postrzegane są jako perspektywiczne materiały konstrukcyjne o szerokim spektrum zastosowań ze względu na korzystny stosunek wytrzymałości do gęstości, znaczną sztywność i stabilność własności, jak również odporność na korozję chemiczną w warunkach długotrwałej eksploatacji w podwyższonych temperaturach. Przykładem zastosowań tych kompozytów mogą być bloki silników spalinowych, wkładki do tłoków oraz korbowody. [...]

2

Odlewany eutektyczny kompozyt in situ Al-Fe

86%

Guzik E. , Kopyciński D.

Archiwum Odlewnictwa

|

2002

|

tom R. 2, nr 4

347--352

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań kierunkowej krystalizacji eutektycznego stopu Al-1.8%Fe. Wykorzystując urządzenie do kierunkowej krystalizacji typu Bridgmana określono strukturę zorientowanej równowagowej eutektyki α(Al)-Al3Fe przy małych prędkościach wzrostu v; 9,03E-05 - 1,11E-03 cm/s. Ustalono związek między parametrem geometrycznym eutektyki λ, a prędkością wzrostu v; w miarę zwiększania prędkości wzrostu v obserwuje się zmniejszanie parametru λ według zależności λ = 7.0.10-5. v-0.44 . Stosując technikę zamrażania próbek, odtworzono kształt frontu krystalizacji danej eutektyki.

EN

The results of preliminary research on the directional solidification of eutectic Al-1.8% Fe. Using a Bridgman apparatus for directional solidification, the structure of an oriented α(Al)-Al3Fe eutectic was determined over a range of low growth velocities v, i.e. from 9.03E-05 to 1.11E-03 cm/s. Relation between interlamellar spacing λ and growth rate v has been established by the use of the Bridgman type device for unidirectional crystallization. It has been observed that the increase on growth rate v results in the decrease of value of parameter λ. The shape of the solid liquid interface of Al-Al3Fe alloy and the protrusion l of Al by the Al3Fe phase are also presented.

3

SHSB processing and properties of Al/TiC "in-situ" composites

86%

Fraś E. , Wierzbiński S. , Janas A. , Lopez H. F.

Archives of Metallurgy

|

2001

|

tom Vol. 46, iss. 4

407-423

EN

A low temperature variant of the self-propagating high temperature synthesis (SHSB. Where the B stands for bath was described and applied to processing "in-situ" AI-TiC composites. It was established that during the SHSB, the undesirable Al4C3 compound, which tends to react with the environment, accompanies the appearance of the TiC one. The Al carbides arc responsible for the degradation of the composite properties by increasing its volume to a large extent. In order to reduce the amounts of the Al4C3 a method has been proposed. The results of structure analysis, as well as strength and abrasion properties have been reported.

PL

W pracy opisano nowy wariant procesu syntezy kompozytów Al/TiC za pomocą samorozprzestrzeniającej się wysokotemperaturowej reakcji egzotermicznej (SHS). Powyższy wariant otrzymywania kompozytów zrealizowano z wykorzystaniem kąpieli aluminiowej i nazwano jako metodę SHSB, gdzie B oznacza kąpiel. Stwierdzono, że podczas syntezy kompozytów metodą SHSB nie tylko otrzymuje się węglik tytanu umacniający aluminum lecz również węgliki aluminium. Węgliki aluminium są niepożądanym składnikiem struktury kompozytów, gdyż wskutek reakcji z atmosferą, jej produkty powiększają swą objętość co prowadzi do rozsypywania się kompozytów. Opracowano metodę minimalizacji ilości niepożądanego węglika aluminium. W pracy podano również wyniki badań strukturalnych, wytrzymałościowych oraz zużycia abrazyjnego otrzymanych kompozytów.

4

Substitute thermal capacity in two - phase zone for an eutectic Al alloy

86%

Suchy J. , Grzymkowski R.

Krzepnięcie Metali i Stopów

|

1998

|

tom nr 38

67--70

PL

W tym artykule pokazano kolejne rezultaty odtwarzania rozkładu zastępczej pojemności cieplnej w strefie dwufazowej stopów okołoeutektycznych na bazie aluminium. Zastosowano zmienną temperaturę zalewania, kształtującą warunki wymiany ciepła w odlewie. Wyniki tych badań dostarczają informacji użytkowych do symulacji krzepnięcia i krystalizacji stopów odlewniczych, w tym również kompozytów in situ.

5

Wpływ temperatury prasowania na mikrostrukturę i wybrane właściwości kompozytu zawierającego aluminidki żelaza

86%

Olszówka-Myalska A. , Konopka K. , Przeliorz R.

Kompozyty

|

2004

|

tom R. 4, nr 12

359-362

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu temperatury jednoosiowego prasowania w zakresie 560-630°C na mikrostrukturę kompozytu otrzymanego z mieszaniny proszków Al i Fe oraz takie właściwości, jak: gęstość, twardość, moduł Younga E oraz moduł Kirchhoffa G. Metodą SEM stwierdzono transformację proszku żelaza w aluminidek żelaza w wyniku prasowania na gorąco. Morfologia aluminidku żelaza była zależna od temperatury prasowania - w materiałach prasowanych w zakresie 560-600°C cząstki charakteryzowała budowa zwarta, a w materiałach prasowanych w zakresie 620-630°C zdyspergowana. Stwierdzono wzrost gęstości, twardości i modułów E i G w funkcji temperatury prasowania.

EN

The composite sinters obtained from aluminium powder (Fig. 1a) and iron powder (Fig. 1b) mixture as a result of hot pressing in vacuum in Degussa press at a temperature range 560-630°C were investigated. All sintered materials were obtained from the powders mixture of composition of Al 90 vol.% and Fe 10 vol.%. The pressure 15 MPa and sintering time 30 min were used. The results of differential thermal analyse (DTA) of a mixture of aluminium powder and iron powder showed interaction between components (Fig. 2) below aluminium melting point. Microstructure observation of a composite samples by SEM Hitachi-42008 showed in aluminium matrix the presence of iron aluminides particles formed as a result of interaction between iron powder and matrix (Figs. 3-6). Differences of particles microstructure were noticed. In materials hot pressed at a temperature range 560-600°C, the intermetallic particles were globular, with shape similar to the precursor iron powder, and they increased with a temperature increase. In materials hot pressed at a temperature of 620 and 630°C a new phase was disspersed. The experiment showed the possibility of in situ formation of iron aluminide with a different morphology in aluminium matrix composite. The increase of density, hardness, Young modulus E and Kirchhoff G modulus with hot pressing temperature was stated (Table 1).

6

Modyfikowany kompozyt in situ Al-Si

86%

Guzik E. , Kopyciński D.

Kompozyty

|

2001

|

tom R. 1, nr 1

72-75

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań kierunkowej krystalizacji eutektycznego stopu Al-Si modyfikowanego strontem. Wykorzystując zbudowane urządzenie do kierunkowej krystalizacji typu Brydgniana, określono strukturę zmodyfikowanej zorientowanej eutektyki (kompozytu insitu) a(AI)-Si. Ustalono związek miedzy parametrem geometrycznym eutektyki A i stopniem przechłodzenia AT a prędkością jej wzrostu v w cieczy na froncie krystalizacji. W miarę zwiększania prędkości wzrostu v obserwuje się zmniejszanie parametru A. Stront, jako modyfikator, zmniejsza wartość odległości międzyfazowej A, szczególnie przy większych prędkościach wzrostu v w porównaniu do struktury niemodyfikowanej, oraz zdecydowanie zwiększa średni stopień przechłodzenia AT.

EN

The paper presents results of the research on unidirectional crystallization of modified a(Al)-Si alloys. Relation between interfibre spacing /I and growth rate v has been established by the use the Bridgman type device for unidirectional crystallization. In order to achieve the assumed aim a specialized device for unidirectional crystallization of Bridgman type with vertical temperature gradient has been assembled. The method is based, roughly speaking, on melting of entire volume of metal in a form and subsequently on continuous pulling the form out of the furnace into the cooling medium. The device for unidirectional crystallization consists of electrical resistance furnace, cooler and drive mechanism. In addition it is equipped with the freezer of samples and the microprocessor that stabilizes the high temperature with accuracy up to 2°C and assures required speed range of crucible with liquid metal movement in the furnace. During the unidirectional crystallization the speed of the sample translation was in the range of v= 1.11 • lO -4:1.81 x 10 -3 cm/s, what was - in first approximation - equivalent to the eutectic growth rate. Strontium that is added to a(Al)-Si alloy effects: Transition from lamellar to fibre eutectic - Fig. 4. The eutectic silicon fibre grows according to mechanism shown at Fig. la. It has been observed that the increase on growth rate v results in the decrease of value of parameter A (relationship (1)). Clear increase of the average undercooling AT according to the relationship (2).

7

Wykorzystanie metody zawiesinowej w procesie wytwarzania kompozytów in situ w układzie aluminium tlenek żelazo-tytanu

86%

Śleziona J. , Dyzia M. , Wieczorek J.

Archiwum Odlewnictwa

|

2003

|

tom R. 3, nr 10

163--168

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań dotyczących wytworzenia kompozytów zbrojonych cząstkami dyspersyjnymi w oparciu o reakcje zachodzącą pomiędzy ciekłym aluminium, a tlenkiem FeO TiO2 wprowadzonym do niego metodą mechanicznego mieszania. Proces wytwarzania kompozytu zrealizowano w dwóch etapach. Zaprezentowano wyniki rentgenowskiej analizy fazowej i mikrostrukturę otrzymanych materiałów.

EN

In work the method of production aluminum matrix composites (AMMC) was presented, in which reinforcement phase Al2O3 forms into thermite reaction between of liquid aluminum and introduced iron-titanium oxide (ilmenite). Composite suspension using method of mechanical stirring were produced. Composites ingots in the next steep were synthesized at two stages at temperature 700ºC/1h and 1000ºC/1h. In structure of received material by RDX and SEM EDX methods the presence of phases Al2O3 as well as Al3Fe and Al3Ti were affirmed.

8

Odlewany kompozyt Ni3Al/TiC - struktura i właściwości wytrzymałościowe

72%

Fraś E. , Janas A. , Kurtyka P. , Wierzbiński S.

Kompozyty

|

2003

|

tom R. 3, nr 6

136-141

PL

Przedstawiono wyniki badań związane z opracowaniem metody syntezy kompozytu in situ Ni3Al/TiC oraz oceną właściwości wytrzymałościowych na podstawie wyników prób ściskania i rozciągania prowadzonych w temperaturach otoczenia i podwyższonej. Zoptymalizowano oszczędnościowy proces wytapiania (OPW) stopów na osnowie fazy Ni3Al z wykorzystaniem egzotermicznej reakcji pomiędzy aluminium i niklem. Wykazano, że metoda OPW umożliwia syntezę kompozytu na osnowie związku międzymetalicznego Ni3Al. Badaniami objęto stopy na osnowie fazy Ni3Al z dodatkiem 0,05% wag. boru. Metodą SHSB wytworzono w uplastycznionej borem osnowie węgliki tytanu, których udział objętościowy wynosił 5%. Wykonano badania mikrostrukturalne i rentgenowskie kompozytu Ni3Al/TiC. Porównano właściwości wytrzymałościowe uplastycznionej osnowy Ni3Al oraz kompozytu Ni3Al/TiC. Przeprowadzone badania wykazały, że międzymetaliczną fazę Ni3Al z dodatkiem boru można przekształcić w kompozyt in situ, charakteryzujący się dobrymi właściwościami wytrzymałościowymi zarówno w temperaturze otoczenia, jak i podwyższonej, przy zachowaniu zadowalającej plastyczności. Wytworzony opisaną metodą kompozyt stanowić może interesujący materiał konstrukcyjny przeznaczony do pracy w podwyższonych temperaturach.

EN

The study presents the results of investigation concerning the development of a method of in situ synthesis of Ni3Al/TiC composite and the strength properties examined in compression and tensile tests at ambient and high temperatures. An OWP-Exomelt cost-saving melting process, using an exothermal reaction between aluminium and nickel, was optimised for Ni3Al-based alloys. It has been proved that OWP enables the synthesis of composite materials based on an intermetallic Ni3Al compound. The research covered Ni3Al phase-based alloys, containing boron in an amount of 0.05% by weight. Using a SHSB technique, titanium carbides in the amount of 5 wt.% were produced in the boron-treated base material. Microstructural and X-Ray examinations were carried out on the fabricated Ni3Al/TiC composite. The strength properties of the Ni3Al base material were compared with the strength properties of composite. The investigation has proved that the intermetallic, boron-containing phase of Ni3Al can be transformed into in situ composite characterised by good strength properties at ambient and high temperatures, preserving additionally satisfactory plastic properties. The composite can be a valuable material for constructions for high temperature applications.

9

Synthesis and evaluation of the structure of Ni3Al/C alloy

72%

Kmita A. , Janas A. , Hutera B.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2009

|

tom Vol. 35, no. 2

147-154

EN

The article specifies a method used for the manufacture of a new Ni-Al-C alloy with the description of alloy microstructure. When proper conditions are maintained, the said alloy after solidification forms a natural "in situ" Ni3Al/C composite. Particular attention was paid to the process of synthesis of Ni3Al phase by the technique of cost-effective melting and to the process of the formation of different graphite forms after the solidification in ceramic mould of casting characterised by different wall cross-sections, and hence by different heat transfer rates. Metallographic examinations were carried out by the commonly used techniques and by scanning electron microscopy. The use of the latter enabled the determination of the chemical composition of phases formed during casting process. The aim of the present studies was to evaluate the microstructure of this unique alloy. The phase morphologies were examined and their chemical composition was determined. These fundamental studies should enable the determination of conditions under which the graphite eutectic is formed in Ni-Al alloy and, as a consequence, the synthesis of Ni3Al/C composite.

PL

W prezentowanym artykule przedstawiono metodę otrzymywania nowego stopu Ni-Al-C oraz opisano jego mikrostrukturę. Przy zachowaniu odpowiednich warunków stop ten, po procesie krystalizacji, tworzy naturalny kompozyt ,,in situ" Ni3Al/C. Zwrócono szczególną uwagę na proces syntezy fazy Ni3Al metodą OPW (oszczędnościowego procesu wytopu) i tworzenia się różnych form grafitu po procesie krystalizacji w formie ceramicznej, przy różnych grubościach odlewu, co za tym idzie, przy różnych prędkościach odprowadzenia ciepła. Do badań metaloznawczych wykorzystano tradycyjne metody metalograficzne oraz badania z wykorzystaniem mikroskopu skaningowego. Zastosowanie tego ostatniego umożliwiło określenie składu chemicznego faz, wytworzonych w procesie odlewniczym. Celem podjętych badań było dokonanie oceny mikrostruktury tego nietypowego stopu. Zbadano morfologię występujących faz i określono ich skład chemiczny. Te badania o charakterze podstawowym, pozwolą określić warunki powstawania eutektyki grafitowej w stopie Ni-Al, co w konsekwencji umożliwi syntezę kompozytu Ni3Al/C.

10

Fabrication of in situ composite layer on cast steel

72%

Fraś E. , Olejnik E. , Janas A. , Kolbus A.

Archives of Foundry Engineering

|

2010

|

tom Vol. 10, iss. 1 spec.

175--180

EN

The study describes the technology of fabrication of composite layers in cast steel reinforced with titanium carbides. In the process under discussion, the reinforcing TiC phase is formed in situ from the substrates deposited on mould cavity, where the said substrates under the effect of heat supplied by molten metal poured into mould (1823K) undergo a synthesis in the SHS reaction. An outcome of this process is the formation, within the casting surface, of a layer from 550 to 1200μm thick. Carbides produced in this synthesis have the size from 0,5 to 20μm and a non-typical spheroidal shape. The hardness of the produced layer examined in function of the distance from the casting surface is from 700 to 1134 HV, and is determined by volume fraction of the reinforcing TiC phase. To better document the type of microstructure obtained in the produced material, metallographic and structural examinations were carried out using the method of scanning electron microscopy (SEM), X-ray microanalysis (EDS/EDX), and phase analysis (XRD). To check the mechanical properties of the examined material, hardness was measured by the Vickers test.

11

Effect of solidification conditions on microstructure of Ni3Al/C composite

72%

Janas A. , Olejnik E. , Kolbus A. , Kmita A.

Kompozyty

|

2011

|

tom R. 11, nr 3

220-224

EN

The influence of the solidification conditions on the microstructure of an Ni3Al/C composite, i.e. an engineering material in which the role of a lubricating phase, usually performed by reinforcing phases, is played by carbon, has been studied. When proper conditions are observed, a nickel-aluminium alloy composed in 87 wt. % of nickel and in 13 wt. % of aluminium, containing moreover carbon in an amount of 2.5 wt. %, forms in the solidification process a natural Ni3Al/C "in situ" composite. The composite matrix is nickel aluminide characterised by very interesting functional properties, particularly high strength at elevated temperatures. An inspiration to these studies was the surprisingly similar microstructure observed in different types of cast iron and in the fundamentally different, in regard to chemical composition, structure and microstructure, nickel - aluminium alloy. The aim of the present study was to evaluate the effect of the solidification conditions on the shape of the precipitates of graphite particles. The morphologies of the graphite phases were examined and their chemical composition was determined.

PL

W pracy przedstawiono wpływ warunków krystalizacji na mikrostrukturę kompozytu Ni3Al/C. W materiale tym osnowę stanowi aluminid niklu Ni3Al wykazujący atrakcyjne właściwości wytrzymałościowe w wysokich temperaturach, a fazą smarującą jest grafit. Do wytworzenia osnowy kompozytu wykorzystano nikiel i aluminium o udziale atomowym odpowiadającym stechiometrii fazy Ni3Al. Wytopy prowadzono w piecu próżniowym w atmosferze argonu. Fazę smarującą otrzymano wprowadzając do ciekłego stopu 2.5% wagowych grafitu. W celu zapewnienia różnych warunków krystalizacji przygotowane stopy odlewano do różnych form, tj. molochitowej, kokili chłodzonej na powietrzu, kokili chłodzonej ciekłym azotem. Jeden ze stopów pozostawiono w tyglu w celu uzyskania bardzo wolnej krystalizacji. Proces krzepnięcia stopów rejestrowano, wykorzystując standardową analizę termiczną. Przeprowadzone badania metalograficzne wykazały obecność w mikrostrukturze wydzieleń grafitu płatkowego i sferoidalnego oraz ich kombinacji. W przypadku dużych prędkości krystalizacji 25 i 100 K/s obserwowano w mikrostrukturze przewagę grafitu kulkowego. Mała prędkość chłodzenia 1 i 5 K/s sprzyjała krystalizacji grafitu płatkowego. Zaobserwowano również występowanie typowej eutektyki grafitowej przy prędkości 15 K/s.

12

Synthesis of Ni3Al composites reinforced by TiC, WC, ZrC, NbC, TaC - carbide particles

72%

Janas A. , Kolbus A. , Olejnik E.

Kompozyty

|

2011

|

tom R. 11, nr 2

114-119

EN

Metal matrix composites (MMCs) dispersion hardened with particles are a product of modern and advanced technology. The functional properties of these materials depend on the type, size and volume fraction of the particles of the reinforcing phase, on the type of matrix, and on the method of fabrication. This study describes composite materials based on nickel aluminide Ni3Al reinforced with ceramic particles of the carbides of metals such as W, Ti, Nb, Zr, and Ta, fabricated by the "in situ" SHSB method patented by the Faculty of Foundry Engineering, AGH University of Science and Technology. The most serious drawbacks of the commonly applied "ex situ" methods are microporosity, gravity segregation, and poor wettability of the particles by the liquid metal matrix. All these drawbacks can be avoided when the "in situ" method is applied. In this paper, the selected method was the "in situ" synthesis of the carbides of titanium, tungsten, zirconium, niobium and tantalum by a spontaneous exothermic reaction taking place in an Ni3Al alloy melt. The selection of the intermetallic compound Ni3Al as the composite matrix was dictated, among others, by its ability to become plastic, and by its high resistance to oxidation in a wide range of temperatures, combined with the high resistance to creep and tribological wear. The particles of TiC, WC, ZrC, NbC, and TaC were selected as the reinforcement of the composites. The techniques used in the investigation microstructures of the experimental materials included scanning microscopy and X-ray microanalysis.

PL

Kompozyty o osnowie metalowej (MMCs) umacniane dyspersyjnymi cząstkami są wytworem nowoczesnej technologii. Właściwości użytkowe tych materiałów zależą od typu, wielkości i udziału objętościowego cząstek fazy zbrojącej, od doboru osnowy oraz od metody ich wytwarzania. Prezentowana praca przedstawia opis materiałów kompozytowych na osnowie aluminidu niklu Ni3Al, umacnianego cząstkami ceramicznymi węglików takich metali, jak W, Ti, Nb, Zr i Ta, wytworzonych metodą "in situ" SHSB opatentowaną na Wydziale Odlewnictwa AGH. Największymi wadami powszechnie stosowanej metody "ex situ" są: mikroporowatość kompozytów, segregacja grawitacyjna oraz zła zwilżalność cząstek przez ciekłą osnowę metaliczną. Wad tych można uniknąć, stosując wybraną w niniejszej pracy metodę "in situ" syntezy węglików tytanu, wolframu, cyrkonu, niobu i tantalu drogą samorzutnej reakcji egzotermicznej w kąpieli stopu Ni3Al. Wybór jako osnowy związku międzymetalicznego Ni3Al podyktowany był między innymi możliwością jego uplastycznienia, wysoką odpornością na utlenianie w szerokim zakresie temperatur, a także wysoką odpornością na pełzanie i zużycie trybologiczne. Jako umocnienie kompozytów wybrano cząstki następujących węglików: TiC, WC, ZrC, NbC oraz TaC. Do badań strukturalnych otrzymanych materiałów wykorzystano metody mikroskopii skaningowej oraz mikroanalizy rentgenowskiej.

13

Zastosowanie złożonych tlenków do wytwarzania dyspersyjnych faz zbrojących w stopach aluminium

72%

Śleziona J. , Dyzia M.

Archiwum Odlewnictwa

|

2002

|

tom R. 2, nr 4

440--445

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań dotyczących wytworzenia kompozytów zbrojonych cząstkami dyspersyjnymi w oparciu o reakcje zachodzącą pomiędzy ciekłym aluminium, a tlenkiem FeO TiO2 wprowadzonym do niego metodą mechanicznego mieszania. Zaprezentowano wybrane wyniki analizy DTA, rentgenowskiej analizy fazowej i mikrostrukturę otrzymanych materiałów.

EN

In this work results researches concerning to the producing of dispersed aluminium matrix composites have been shown. Composites were obtained according to reaction between of liquid aluminium and solid particles of ilmenite (FeO TiO2) using mixing method. DTA analyses and X-ray analyses results and microstructures of composites were also presented.

14

Otrzymywanie AMCs w połączonych procesach odlewania i metalurgii proszków

72%

Dolata-Grosz A. , Formanek B. , Śleziona J.

Kompozyty

|

2006

|

tom R. 6, nr 1

8-14

PL

Przedstawiono koncepcję materiałowo-technologiczną otrzymywania i strukturę wybranych wielofazowych kompozytów aluminiowych wytworzonych w połączonych procesach odlewania i metalurgii proszków. Strukturę stopów aluminium modyfikowano mieszaninami proszków kompozytowych, które w reakcji z aluminium umacniały osnowę fazami międzymetalicznymi i ceramicznymi. Jako nośnik faz zbrojących wykorzystano reaktywne proszki kompozytowe uzyskane w procesie samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej (SHS). Morfologię i skład fazowy stosowanych proszków pokazano na rysunkach 1-4. Stosując metodę odlewniczą (mechanicznego mieszania), wytworzono kompozyty z heterofazowym umocnieniem w złożonych, reaktywnych układach: Al/FeAl-TiAl-Al2O3, Al/FeAl3-TiC-Al2O3, Al/NiCr-Cr3C2-TiC oraz Al/Fe(Cu)-TiC. Strukturę kompozytów scharakteryzowano metodami mikroskopii świetlnej i skaningowej, a skład fazowy i chemiczny umocnienia określono metodami dyfrakcji oraz spektroskopii rentgenowskiej. Otrzymane wyniki badań przedstawiono na rysunkach 5-8. Uzyskane odlewy charakteryzowały się złożoną strukturą faz o różnej morfologii i składzie chemicznym. Przeprowadzone badania wykazały, że połączenie procesów odlewania i wprowadzenia kompozytowego proszku o zadanym składzie chemicznym jest efektywnym procesem wytwarzania kompozytów hybrydowych o zadanym wielofazowym umocnieniu i dyspersyjnej strukturze.

EN

Aluminium matrix composites (AMCs) have found applications in the aerospace, military, and especially in the automotive industries. The literature review showed that the most of studies were concentrated on an aluminium matrix composites with SiC and Al2O3 hard particles reinforcement. During recent years, the articles appeared concerning capability fabricate and employment of other, dispersion reinforcing particles like: TiC, ZrC, B4C, Cr3C2 or TiB2 and intermetallic phases. The basic technologies used for manufacturing of these in situ composites are powder metallurgy methods (P/M) and casting techniques. These composites are characterized by high thermodynamic stability which counteracts the chemical reactions at the matrix/reinforcing particle border, and reduces the structure degradation during work at elevated temperatures. This paper presents the material and technological concepts related to obtaining selected multiphase aluminium composites produced in combined casting and powder metallurgy processes and their structures. The structure of aluminium alloys was modified with composite powder mixtures which in a reaction with aluminium reinforced the matrix with intermetallic and ceramic phases. As a carrier of reinforcing phases, reactive composite powders were used, obtained in a self-propagating high-temperature synthesis (SHS). The morphology and phase composition of the powders applied are shown in Figures 1-4. By applying a casting method (mechanical stirring), composites with heterophase reinforcement were fabricated, in complex reactive systems: Al/FeAl-TiAl-Al2O3, AI/FeAI3-TiC-Al2O3, Al/NiCr-Cr3C2-TiC and AI/Fe(Cu)-TiC. The structure of the composites was characterized by means of light and scanning microscopy methods, and the phase and chemical compositions of the reinforcement were identified by diffraction and X-ray spectroscopy methods. The examination results are presented in Figures 5-8. The casts obtained were characterized by complex phase structures of different morphologies and chemical compositions. The research carried out has shown that a combination of casting and introducing a composite powder of a defined chemical composition is an effective process which enables the production of hybrid composites of defined multiphase reinforcement and a dispersion structure.

15

Trends in the development of high-aluminium zinc alloys of stable structure and properties

72%

Krajewski W. K. , Greer A. L. , Krajewski P. K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

tom Vol. 58, iss. 3

845--847

EN

The coposition and structural modification of high-aluminium zinc alloys influence their strenght, tribological properties and structural stability. In a series of studies, Zn - (25-26) wt.% Al - (1-2.5) wt.% Cu alloys have been doped with different levels of added Ti. The alloys’ structure and mechanical properties have been studied using: SEM (scanning electron microscopy), LM (light microscopy), Dilatometry, Pin-on-Disc wear and Strength measurements. Grain refinement leads to significant improvement of ductility in the binary Zn-25Al alloy. In the ternary alloys Zn-26Al-Cu, replacing a part of Cu with Ti allows dimensional changes to be reduced while preserving good tribological properties.

PL

Praca poświęcona jest badaniom wpływu modyfikacji składu i struktury wysokoaluminiowych odlewanych stopów cynku na ich właściwości wytrzymałościowe, tribologiczne oraz stabilność struktury i wymiarów. W badaniach stopy Zn - (25-26) mas% Al - (1-2.5) mas.% Cu domieszkowano zmiennym dodatkiem Ti. W badaniach stosowano techniki pomiarowe SEM (scanning electron microscopy), LM (light microscopy), badania dylatometryczne, badania ścieralności Pin-on-Disc oraz badania właściwości wytrzymałościowych. Stwierdzono, iż rozdrobnienie struktury pozwala uzyskać znaczący wzrost plastyczności stopów podwójnych typu Zn-25Al, podczas gdy zastąpienie tytanem części miedzi w stopach potrójnych Zn-26Al-Cu pozwala ograniczyć zmiany wymiarowe przy zachowaniu wysokich właściwości tribologicznych.

16

Porównanie niektórych właściwości mechanicznych kompozytów ex situ typu Duralcan z kompozytami in situ Al-TiC

72%

Fraś E. , Kolbus A. , Janas A.

Kompozyty

|

2002

|

tom R. 2, nr 4

176-179

PL

W pracy opisano metodę in situ otrzymywania kompozytów AI-TiC o udziale objętościowym TiC 5% oraz 10%, ich strukturę oraz wyniki badań rentgenograficznych i mechanicznych, które następnie porównano z analogicznymi badaniami właściwości kompozytu Duralcan, zawierającego 5 i 10% cząstek SiC.

EN

Aluminium - based composites reinforced with particles of alien phases (MMCs) are considered products of the advanced technology. The service properties of MMCs can be controlled through changes in the type, content and dimension of reinforcing particles. In the case of MMCs based on aluminium alloys, the reinforcing particles used are most often carbides TiC, SiC, ZrC, oxides Al2O3, TiO2, MgO, ZrO2, nitrides BN, TiN, Si3N3 and borides TiB2, ZrB2,SiB2. In conventional route MMCs are fabricated by the ex situ methods, where the reinforcing phases are introduced to the metal bath by e.g. vortex process. A new interesting method of making composites is in situ process, where the reinforcing phases are produced directly in liquid metal as a result of the chemical reaction proceeding therein. In the in situ process it is possible to create a reinforcing phase nucleating in the metal bath, which ensures an excellent contact between this phase and the matrix enhanced by the phenomenon of a wettability of that phase by liquid alloy. In this paper the SHSB method of fabrication of the in situ composites Al-TiC was applied. The investigation was carried out on powdered titanium, aluminium and carbon of which after making the blend homogeneous and squeezed, briquettes of stoichiometric composition ensuring proper condition for the synthesis of TiC were formed. The synthesis of the composites was performed in a Balzers vacuum furnace, under argon protective atmosphere. After the exothermic reaction had taken place in the briquette and a suspension of TiC in aluminium alloys had been formed, the material was cast into steel mould. From the obtained castings, samples were taken for metallographic, structural and mechanical tests. In the second part of the experiment the Duralcan-SiC alloys were preparated. The X-ray examinations have revealed the presence of carbides TiC and Al3Ti in the AI-TiC alloys (Fig. 1a), and carbides SiC and Al4C3 in the Duralcan-SiC alloys (Fig. 1b). The structures of these two alloys are presented in Figure 2. Finally, the mechanical tests based on the test of isothermal sgueezing at temperature 293 K were performed (Figs 3 and 4). The results of this tests showed the AI-TiC MMCs have higher strenght compared with the Duralcan-SiC composites (Fig. 5).

17

Effect of gas corrosion on the character of phase boundaries in Ni3Al / WC composite

72%

Fraś E. , Janas A. , Kolbus A. , Olejnik E.

Archives of Foundry Engineering

|

2009

|

tom Vol. 9, iss. 2

87-92

EN

In view of quite specific physico-chemical and performance properties, the composite based on an intermetallic Ni3Al compound reinforced with tungsten carbides (WC) was selected for investigations. The said composite is characterised by very good mechanical and tribological properties within a wide range of temperatures, combined with good corrosion resistance. In fabrication of the Ni3Al/WC composite, a modified variant of the SHS process was applied. It is the SHSB process, i.e. the Self-Propagating High-Temperature Synthesis in Bath. The said method enables obtaining pure products of reaction, unoxidised and free from the precipitates of alien phases. The main goal of this study has been determination of the susceptibility of the Ni3Al/WC composite to gas corrosion. To examine the microstructure and chemical composition of both the composite and the scale, the metallographic and structural examinations were made, using optical and scanning microscopy.

18

The composition of reaction substrates for TiC carbides synthesis and its influence on the thickness of iron casting composite layer

58%

Olejnik E. , Janas A. , Kolbus A. , Sikora G.

Archives of Foundry Engineering

|

2011

|

tom Vol. 11, iss. 2 spec.

165--168

EN

The effect of reaction substrates for the TiC carbide synthesis on the composite layer thickness produced in cast iron was examined. It was found that, at a constant weight of the charge amounting to 0.5 kg, changing the weight of the, placed in mould, stoichiometric mixture of titanium carbide (from 0.01 to 0.04 kg) changed the thickness of the composite layer from 1 to 15 mm. Carbides synthesis starts directly in mould induced by the temperature of molten alloy poured into this mould (1700 K). The TiC carbides formed in this reaction are later, i.e. during alloy solidification, acting as a base composite material. The size of TiC carbides obtained in the synthesis is from 1 to 10 μm. They occur in the layers as locally compact and coagulated forms. Microstructure, chemical composition and structure of the obtained materials were tested by scanning electron microscopy (SEM), X-ray microanalysis (EDS), and X-ray diffraction (XRD).

19

Wpływ rodzaju fazy wzmacniającej na naprężenie płynięcia plastycznego wybranych kompozytów MMCs o osnowie aluminiowej

58%

Fraś E. , Kolbus A. , Janas A.

Kompozyty

|

2003

|

tom R. 3, nr 6

120-124

PL

Kompozyty z osnową aluminiową są bardzo atrakcyjnym materiałem konstrukcyjnym, który charakteryzuje się wysokimi właściwościami trybologicznymi i mechanicznymi w połączeniu z bardzo korzystnym stosunkiem wytrzymałości do gęstości. Właściwości użytkowe tych kompozytów zależą od rodzaju, wielkości i udziału objętościowego cząstek fazy wzmacniającej, a także od doboru osnowy oraz metody wytwarzania. Tradycyjną metodą otrzymuje się kompozyty MMCs w procesie ex situ przez przygotowanie w odrębnym procesie fazy zbrojącej, którą następnie wprowadza się do materiału osnowy np. metodą mieszania. W procesie in situ faza wzmacniająca powstaje w wyniku reakcji chemicznych zachodzących pomiędzy składnikami stopu w ciekłej kąpieli metalowej. Wybrano zmodyfikowany wariant metody SHS, tj. proces SHSB - samorzutnej egzotermicznej syntezy wewnątrz kąpieli metalowej [1, 2]. Metoda ta została zastosowana do otrzymania w procesie in situ kompozytów Al+TiC oraz Al+TiB2. Z czystych sproszkowanych materiałów - tytanu, aluminium, boru oraz węgla wykonano brykiety o stechiometrycznym składzie, zapewniającym możliwość zajścia syntezy odpowiednio TiC oraz TiB2. Brykiety te wprowadzano następnie do ciekłego stopu. Syntezę kompozytów zrealizowano w próżni, a gotowe materiały zostały odlane do stalowej kokili. W drugiej części eksperymentu przygotowano klasyczne kompozyty ex situ typu DURALCAN z cząstkami umacniającymi SiC. Z tak wykonanych odlewów kompozytów wycięto próbki do badań metalograficznych, strukturalnych i wytrzymałościowych. Wykonano badania rentgenostrukturalne oraz badania wytrzymałościowe, stosując izotermiczną próbę ściskania zarówno w temperaturze 293 K, jak i podwyższonej 623 K. Na podstawie otrzymanych wyników wykazano, że kompozyty typu Al-t-TiC mają wyższe właściwości wytrzymałościowe w porównaniu z kompozytami typu DURALCAN oraz Al+TiB2.

EN

Aluminium-based metal matrix composites are a very attractive material for constructions, characterised by high tribological and mechanical properties, effectively combined with a very advantageous strength-to-density ratio. The utilisation properties of these composites depend on the type, size and volume fraction of particles of a reinforcing phase, and also on the choice of the matrix type and the method of fabrication. In a traditional way, MMCs arc fabricated by an ex situ process, i.e. preparing in a separate process the reinforcing phase, which is next introduced to the composite matrix by, e.g., mixing. In the in situ process, the reinforcing phase is formed as a result of chemical reactions which proceed between the alloy constituents in metal bath. An improved variant of the SHS process has been selected, i.e. the SHSB process - self-propagating high temperature synthesis in metal bath [1, 2]. The method has been applied in fabrication of in situ AI+TiC and Al+TiB2 composites. From pure powdered materials, like titanium, aluminium, boron and carbon, briquettes of stochiometric composition, ensuring the synthesis of TiC and TiB2, respectively, were prepared. The briquettes were next introduced to molten alloy. The composite synthesis was performed in vacuum; the ready materials were cast in a steel die. In the second part of the experiment, the traditional, DURALCAN type, ex situ composites reinforced by SiC particles were fabricated. From thus prepared composite castings, specimens were cut out for metallographic and structural examinations, and for mechanical testing. The structure was examined by X-raying; the mechanical properties were tested in isothermal compression test at both standard temperature of 293 K and elevated temperature of 623 K. Basing on the obtained results it has been proved that Al+TiC composites arc characterised by mechanical properties higher than the DURALCAN type composites and AI+TiB2 composites.

20

Nowoczesne materiały kompozytowe zastępujące tradycyjne materiały odlewnicze

58%

Mierzwa P. , Olejnik E. , Janas A.

Archives of Foundry Engineering

|

2012

|

tom Vol. 12, iss. 1s

137--142

PL

W pracy przedstawiono możliwość przekształcenia klasycznych materiałów odlewniczych w kompozyty in situ. Materiały te znajdują coraz szersze zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, a szczególnie w przemyśle wydobywczym. Przekształcenie stopu klasycznego w materiał kompozytowy, wpływa wyraźnie na poprawę jego właściwości mechanicznych. W wyniku przeprowadzonych badań uzyskano nowy materiał inżynierski, który wytworzono metodą syntezy objętościowej z wykorzystaniem reakcji SHSB. Zastosowana metoda pozwala umocnić klasyczne materiały odlewnicze zarówno lokalnie, jak również objętościowo. Umocnienie to polega na syntezie cząstek ceramicznych w kąpieli metalowej, bezpośrednio w jednoetapowym procesie odlewniczym. Materiałem wyjściowym do badań było staliwo manganowe, które w wyniku przeprowadzonej reakcji syntezy, przekształcono w kompozyt typu MMCs. Fazą wzmacniającą nowego materiału były ceramiczne cząstki węglika tytanu. Prezentowane w niniejszej pracy wyniki, wskazują na znaczną poprawę zarówno właściwości mechanicznych, jak i użytkowych otrzymanego materiału kompozytowego, dotyczy to takich parametrów, jak twardości i odporności na ścieranie.

EN

The study presents an opportunity to transform the traditional casting materials into in situ composites, the latter ones being currently used on a growing scale in various sectors of the industry, especially in the extractive industries. The transformation of standard alloy into a composite considerably improves the mechanical properties. As a result of the experiment, a new engineering material was produced by the method of bulk synthesis and an SHSB reaction. The method enables hardening of the traditional casting materials, both locally and in the whole volume of the material. The hardening is obtained by the synthesis of ceramic particles in a metal bath, directly in a one-step casting process. The starting material for research was cast manganese steel which, as a result of the reaction of synthesis, was converted into an MMCs type composite. The reinforcing phase in the new material were ceramic particles of titanium carbide. The results presented in this paper show a significant improvement in both mechanical and performance properties of the composite material obtained, this also applying to parameters such as hardness and abrasive wear resistance.