Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Próby recyklingu kompozytów z nasycanym zbrojeniem grafitowym i osnową ze stopu OT7

100%

Nagolska D. , Szweycer M.

|

2006

|

tom R. 6, nr 2

55-59

PL

Przebieg recyklingu kompozytów metalowych z nasycanym zbrojeniem drogą rozdzielenia składników zależy między innymi od właściwości powierzchniowych układu: zbrojenie - ciekła osnowa - ośrodek oraz struktury zbrojenia kompozytu. W pracy przedstawiono wyniki analizy warunków wypływania ciekłego metalu osnowy z porów zbrojenia (rys. 3). Stwierdzono, iż z powodu skomplikowanej budowy porów zbrojenia kompozytowego wartości ciśnienia działającego na metal osnowy są zmienne (rys. 4). Może to doprowadzić do lokalnego zatrzymania procesu wypływania ciekłej osnowy ze zbrojenia kompozytu (rys. 5). Matematyczny opis geometrii zbrojenia jest bardzo trudny, a niekiedy nawet niemożliwy, wobec tego postanowiono eksperymentalnie zbadać przebieg wypływania osnowy metalowej z dwóch kształtek zbrojenia wykonanych z tego samego materiału, ale wyraźnie różniących się strukturą. Do badań wytypowano kompozyt o osnowie ze stopu ołowiu z antymonem OT7 zbrojony kształtkami grafitowymi w postaci spieku i prasowanych włókien (tab. 1 i rys. 6), które różni zarówno kształt, jak i wymiary porów. Kompozyty te poddano recyklingowi w dwóch ośrodkach: powietrzu i mieszance stopionych soli (tab. 2). W przypadku kompozytu zbrojonego spiekiem grafitowym poddanego recyklingowi w powietrzu uzysk był nieznaczny, niewiele przekraczający 5%, natomiast w ośrodku stopionych soli zaobserwowano uzysk rzędu 35%. Uzysk metalu z kompozytu zbrojonego włókniną grafitową w powietrzu wynosił również niewiele (ok. 9%), natomiast w ośrodku stopionych soli wyniósł ponad 90%. Uzyskane wyniki potwierdziły, iż na proces wypływania ciekłej osnowy metalowej z porów zbrojenia mają wpływ właściwości powierzchniowe. Otrzymane wyniki obliczeń oraz przeprowadzone badania wskazują jednak, iż na proces recyklingu ma duży wpływ również struktura zbrojenia. Przy identycznych właściwościach powierzchniowych układu i różnej strukturze zbrojeniach otrzymujemy bowiem znaczne różnice w uzysku metalu (rys. 7). Przeprowadzona analiza wskazuje, iż struktury zbrojenia charakteryzują kąty rozwarcia kapilary [alfa] oraz wartości średnic d1 i d2, a także stosunek tych wartości. Zaprezentowana w niniejszym artykule analiza jakościowa nie jest wystarczająca do określenia wpływu zmienności parametrów struktury na uzysk metalu. Aby możliwe było określenie zależności uzysku metalu od tych parametrów, konieczne jest przeprowadzenie analizy ilościowej, co wszakże utrudnia lub nawet uniemożliwia brak możliwości opisu matematycznego struktury. Wykonane doświadczenia dotyczące kompozytu: stop OT7 - zbrojenie grafitowe umożliwiły jednak określenie, które z badanych zbrojeń posiada lepszą strukturę z punktu widzenia recyklingu. Wynika z nich, iż parametry struktury zbrojenia w postaci włókien są znacznie korzystniejsze niż zbrojenia w postaci spieku.

EN

Recycling of metal composites with saturated reinforcement by separation of the components depends, among others, on surface properties of the reinforcement - liquid matrix - environment system, and the structure of composite reinforcement. The paper presents the results of the analysis of conditions of liquid matrix metal outflow from the reinforcement pores (Fig. 3). It was found that due to complicated structure of the composite reinforcement pores the values of the pressure acting on the matrix metal vary (Fig. 4). This might be conducive to local stoppage of the process of liquid matrix outflow from the composite reinforcement (Fig. 5). Mathematical description of the matrix geometry is very difficult or sometimes even impossible. In consequence, the course of metal matrix outflow from two reinforcement profiles made of the same material of clearly different structures were investigated experimentally. For the investigation purposes a composite of the lead - antimony alloy (OT7) was selected, reinforced with graphite profiles in the form of a sinter and pressed fibers (Table 1 and Fig. 6), of different shapes and pore sizes. The composites have been recycled in two surroundings: air and a mixture of molten salts (Table 2). In case of the graphite sinter reinforced composite recycled in air the yield was insignificant, barely exceeding 5 per cent. On the other hand, in the case of molten salts the yield of 35 per cent was achieved. The metal yield obtained from a graphite fiber reinforced composite was also small, amounting to 9 per cent, reaching 90 per cent for the case of the environment of molten was. The results so obtained confirmed that the process of liquid metal matrix outflow from the reinforcement pores is affected by the surface properties. Results of the calculation and the research indicate that the recycling process is also highly affected by the reinforcement structure. In case of identical surface properties of the system and different reinforcement structures the differences in metal yield values are significant (Fig. 7). The analysis shows that the reinforcement structure is characterized by the angels of flare of the capillaries [alpha], the diameters d1 and d2, and ratios of these values. The quantitative carried out in the present paper is insufficient for purposes of determining the effect of variability of the structure parameters on the metal yield. In order to enable determining influence of these parameters on the metal yield a qualitative analysis must be performed that may be difficult or even unfeasible because of impossibility of mathematical description of the structure. Nevertheless, the experiments related to the OT7 alloy - graphite reinforcement composite enabled answering the question which of the reinforcement types subject to the study has better structure from the recycling point of view. They show that parameters of the reinforcement structure in the form of fibers are more advantageous than for sinter reinforcement.

2

The influence of the composite casting wall thickness on the arrangement of particulate within the matrix

75%

Konopka Z. , Zyska A. , Łągiewka M. , Nadolski M.

|

2008

|

tom Vol. 8, iss. 2

89-92

EN

This paper describes an analysis of a defective microstructure of a mill roll. For this purpose, a piece of a broken roll was collected. That roll was made of mottled cast iron. Its microstructure consisted of modular graphite, transformed ledeburite and a matrix composed of bainite and martensite. Metallographic investigations were performed nearby the fracture in the roll. Observations were conducted on polished sections, first not etched, and then etched, which allowed us to trace carefully the propagation of the fracture. There was found a strict correlation between the microstructure of the roll and the progress occurring in the crack. It was ascertained that the basic reason for the damage to the roll was banded precipitations of ledeburitic cementite. In addition, cementite formed a continuous network. Another microstructure defects of that roll are also precipitations of secondary carbides on the boundaries of former grain of austenite as well as the occurrence of upper bainite in its matrix. The results obtained hereunder allow broadening the data base relative to the genesis of damages to mill rolls, which in future will permit one to design a proper microstructure of cast iron mill rolls. Proper microstructure of cast iron mill roll should be shaped at the stage of designing the chemical composition, conditions of crystallization or heat treatment if any.

3

Wear characteristic of exfoliated graphite nano sheets/copper metal matrix composite

75%

Ashraf A. A.

|

2008

|

tom z. 73 [253]

19-26

EN

Powder Metallurgy technique has been used to prepare composite samples made of exfoliated graphite nano sheets (EGNS)and graphite flakes (GF) of 1, 3 and 5 weight % with copper chips. Effect of both graphite and its size on morphological, mechanical, and tribological behavior of copper matrix camposite has been investigated. Same unexpected characteristics have been identified due to the addition of graphite flakes and its exfoliated nano sizes with copper metal matrix. Nano-like grain boundary (NLGB) phenomenon has been reported. A decrease in hardness has been measured within the used weight fractions. Surprisingly, there was an increase in wear rates with an increase in wt % GF added to the copper matrix. In the case of EGNS, an increase in wear rate is reported for a weight fraction of 1%, which then decreases as more EGNS is added until it reaches approximately the same wear rate of pure Cu matrix at 5% EGNS. It is believed that the increase in wear at 1% EGNS is due to delamination domination theory. Measuring the counter part wear characteristics more deeply, evaluating the dispersion quantitatively, and explaining the delaminating theory of the EGNS/Cu metal matrix composites is recommended for future work.

4

Energetic conditions of effective recycling of composite castings

75%

Jackowski J.

|

2009

|

tom Vol. 9, iss. 4

77-80

EN

The most reasonable way of recycling the metal composite materials consists in separation of the components. In case of the composites with saturated reinforcement it is the only recycling method. The process of separation of the components always undergoes in the presence of an additional liquid phase called a recycling medium. In a three-phase system including the material of composite reinforcement - liquid composite matrix - liquid recycling medium, an important role for the recycling process is played by the changes in energy values at the interfacial surfaces. Proper choice of the recycling medium enables simultaneous process of transition of the reinforcing phase particles into the environment (the suspension composites) or also simultaneous outflow of the metal matrix from the reinforcement capillaries (the composites with saturated reinforcement). Moreover, a very important role in recycling of composite materials with saturated reinforcement is played by geometry of the reinforcement material capillaries. Energetic conditions render impossible simultaneous outflow of the matrix from the capillaries of varying and irregular geometry. It means that a choice of proper recycling medium is necessary condition for the recycling process, although not always a sufficient one.

5

Corrosion behaviour of the AlSi6Cu4 alloy and cast AlSi6Cu4-graphite particles composite

75%

Konopka Z. , Holecek S. , Pożar J. , Nadolski M. , Łągiewka M. , Zyska A.

|

2009

|

tom Vol. 9, iss. 2

65-68

EN

The corrosion behaviour of the AlSi6Cu4 alloy as a composite matrix and of composites with 8% vol. of graphite particles was investigated. The corrosion experiments were performed over a range of elevated temperatures and were carried out in sea water (3.5% NaCl solution). We have focused our attention to the determination of the mode of corrosion attack and to the determination of the rate of corrosion and other corrosion characteristics. Both as-cast and annealed matrix and composite specimens were tested, as well as the 99.9% as-cast aluminium for comparison. Corrosion behaviour of the materials was assessed by the corrosion potential (Ec) and by potentiodynamic (polarization) curves. As expected, composite is less corrosion resistant than the matrix alloy. In addition to pitting, a severe galvanic corrosion occurs as a result of galvanic couple aluminium/graphite formation. Corrosion potentials imply that examined materials would be sufficiently resistant in non or slightly oxidizing solutions without dissolved oxygen. All studied materials corrode very slowly at potentials negative to corrosion potential, while at potentials positive to corrosion potential the corrosion rate goes up by 1 or 2 orders.

6

Zastosowanie procesu zol-żel do pokrywania powierzchni włókien węglowych warstwą SiO2

63%

Olszówka-Myalska A. , Botor-Probierz A. , Krzak-Roś J. , Łukowiak A. , Rzychoń T.

|

2009

|

tom R. 9, nr 4

332-336

PL

Przedstawiono koncepcję zastosowania metody zol-żel do otrzymywania cienkich powłok SiO2 na włóknach węglowych w celu modyfikacji ich właściwości technologicznych pod kątem aplikacji w kompozytach z osnową metalową. Jako materiał węglowy użyto włókna FT 300B w postaci granulatu uzyskanego z włókien ciętych izometrycznie rozmieszczonych przestrzennie. Powłokę krzemionkową otrzymano, stosując metodę zol-żel. Hydrolizat SiO2 przygotowano z prekursorów metaloorganicznych (tetrametoksysilan, fenylotrietoksysilan). Do charakterystyki struktury warstwy wykorzystano metody skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM-FE HITACHI 4200-S i SEM HITACHI S-3400N z systemem EDS Thermo Noran System SIX) oraz rentgenowskiej analizy fazowej (JEOL JDX-7S). Stwierdzono możliwość uzyskania równomiernej powłoki na włóknach oraz tylko niewielki efekt sczepiania włókien powłoką. Analiza EDS potwierdziła obecność w powłoce krzemu i tlenu. Otrzymana powłoka o grubości ok. 100 nm charakteryzowała się budową amorficzną i nie obserwowano jej łuszczenia się ani odspajania do podłoża węglowego. Uzyskane wyniki wskazują na celowość weryfikacji przydatności powłoki w kształtowaniu mikrostruktury połączenia materiał węglowy-stopy metali.

EN

In the article the sol-gel technique was proposed for deposition of SiO2 layer on carbon fibers as a method for potential application in technology of metal matrix composites reinforced with carbon fibres. During the process of layer formation two silicon precursors the tetramethylorthosilicate (TMOS) and phenyltriethoxysilane (PhTEOS) and additionally the ethanol with the mol ratio as 1:0.8:5. (TMOS:PhTEOS:EtOH). Hydrolysate was deposited on the granules of FT 300B carbon fibers. Granules of short fibers with 3D isometric distribution were prepared from cutted roving of carbon fibers. The thin SiO2 layer was formed during immersion of carbon material in metaloorganic solution. After sol-gel process the macroscopic properties of carbon fibers granules were not changed and bridging effect was observed very seldom. Scanning electron microscopy (SEM-FE HITACHI 4200-S and HITACHI S-3400N with EDS Thermo Noran System SIX) and X-ray diffraction (JEOL JDX-7S) methods were used for structural investigations. The uniform, adherent and crack-free layer was formed. The thickness of a layer was estimated on the 100 nm level. The effect of fibers bridging was observed by SEM very seldom. The EDS results from the surface of coated fibers confirmed the signals of silicon and oxygen. By the XRD method no crystalline phase was identified. Therefore it can be concluded that the amorphous layer of SiO2 was deposited on the carbon fibers. It is in good agreement with own results for SiO2 sol-gel coatings without thermal stabilization deposited on silicon semiconductors and optical sensors and literature data for SiO2 coatings deposited on carbon fibers. Presented results showed the usability of sol-gel method for modification of carbon fibers surface by SiO2 nanosize coating.

7

Wpływ ciętych włókien węglowych na właściwości mechaniczne kompozytu na osnowie stopu AlSi10Mg

63%

Łągiewka M. , Konopka Z. , Zyska A. , Nadolski M.

|

2009

|

tom R. 9, nr 4

317-321

PL

Przedstawiono wyniki badań własności mechanicznych kompozytów na osnowie stopu AlSi10Mg z ciętymi włóknami węglowymi o długości 4 mm i średnicy 7 žm przy udziale objętościowym wynoszącym 5 i 10%. Pierwszą partię kompozytów wytworzono metodą odlewania grawitacyjnego zawiesiny kompozytowej, drugą metodą prasowania w stanie ciekło-stałym. Pręty o średnicy 15 mm odlewano grawitacyjnie do form metalowych, a prasowanie odlewów płyty o grubości 15 mm wykonano na prasie hydraulicznej przy ciśnieniu 100 MPa. Z odlewów wycięto próbki do badań wytrzymałości na rozciąganie, granicy plastyczności, modułu Younga oraz wydłużenia. Po wykonaniu badań mechanicznych z zerwanych próbek wykonano zgłady metalograficzne, dzięki którym przeprowadzono obserwacje mikrostruktury badanych materiałów. Bardziej równomierne rozmieszczenie włókien w kompozytach zaobserwowano w próbkach odlewanych grawitacyjnie w porównaniu z próbkami prasowanymi. Natomiast struktura osnowy była bardziej rozdrobniona w kompozytach prasowanych w stanie ciekło-stałym w porównaniu z kompozytami odlewanymi grawitacyjnie. Po przeprowadzeniu badań mechanicznych stwierdzono wzrost właściwości wytrzymałościowych oraz spadek wydłużenia kompozytów w porównaniu z właściwościami stopu osnowy zarówno w przypadku próbek prasowanych, jak i odlewanych grawitacyjnie. Porównując własności mechaniczne próbek prasowanych i odlewanych, zaobserwowano korzystniejsze zmiany właściwości w odlewach prasowanych w stanie ciekło-stałym w porównaniu do kompozytów odlewanych grawitacyjnie. Stwierdzono również, że dodatek 5% włókien węglowych spowodował największą poprawę własności mechanicznych badanych materiałów. Dodatek 10% włókien węglowych również spowodował poprawę własności mechanicznych w porównaniu z nieuzbrojoną osnową, jednak nie tak znaczną jak w przypadku dodatku 5% ciętych włókien węglowych.

EN

The work presents a comparison of results concerning mechanical properties of AlSi10Mg alloy matrix composites reinforced with chopped carbon fibre of 4 mm length and 7 žm diameter, added in amount of 5 or 10 volume percent. First series of samples have been produced by gravity casting of composite suspension, the second one by squeezing in semi-solid state. Bar-shaped specimens of 15 mm diameter have been gravity cast into a metal mould, while 15 mm thick plates have been squeezed by means of hydraulic press under the pressure equal to 100 MPa. Specimens cut out of the achieved castings have been tested for tensile strength, yield point, Young's modulus and elongation. Metallographic microsections of the broken samples have been prepared after performing mechanical tests in order to examine microstructures of the tested materials. It has been found that more uniform arrangement of carbon fibre has been achieved in gravity castings as compared with squeezed samples, whereas the matrix structure has been better refined in casting squeezed in mushy (semi-solid) state than in gravity cast composite samples. Mechanical examinations have revealed an increase in strength properties and a drop in elongation for composite castings, produced by both gravity and squeeze casting technologies, as compared with pure matrix alloy castings. Comparing in turn the two types of produced composites it can be noticed that the achieved changes of examined properties have been more beneficial for composites squeezed in semi-solid state than for gravity cast composites. It has been also been found that an addition of carbon fibre in amount of 5 volume percent has resulted in the greatest improvement of mechanical properties of the examined materials. An addition of 10% of carbon fibre has also caused an improvement in mechanical properties as compared with the pure matrix alloy, but not so significant as in the case of 5% addition of chopped carbon fibre.

8

Determination of metal foam flow conditions at a temperature higher than the liquidus temperature

63%

Grabian J.

|

2011

|

tom Vol. 11, iss. 1

27-30

EN

As it is known a foam made of composite with aluminium alloy matrix and SiC particles reinforcement does not reach the liquid state even at a temperature over 1000oC. The causes of such behaviour of foam have been examined. It has been found that it is due to two phenomena. One is connected with the creation of continuous layer of oxides at the boundary of gaseous pores and liquid metallic phase. The other is an increase of the apparent viscosity of solids suspended in liquid metal along with an increased content of these inclusions to the point where the suspension loses its continuity.

9

Wpływ warstwy Ni pokrywającej włókna węglowe na strukturę kompozytów AlSi3Cu2-WWni odlewanych ciśnieniowo

63%

Zyska A. , Konopka Z. , Łągiewka M. , Nadolski M.

|

2008

|

tom R. 8, nr 3

306-311

PL

Przedstawiono wyniki ilościowych badań metalograficznych rozmieszczenia włókien węglowych w kompozytach na osnowie stopu AlSi13Cu2. Na zbrojenie kompozytów zastosowano włókna pokryte warstwą niklu (0,25 žm) HTA 5M81 firmy TENAX o średnicy 7,5 žm i długości 5 mm. Badaniom poddano odlewy kompozytowe o udziale objętościowym fazy zbrojącej 5, 10 i 15%. Kompozyty wytwarzano metodą mieszania mechanicznego, a następnie odlewano na maszynie ciśnieniowej zimnokomorowej, poziomej DMKh160. Oceny rozmieszczenia fazy umacniającej w osnowie siluminu dokonano w oparciu o wskaźnik niejednorodości struktury (v) wskaźnik ten kształtował się na poziomie 0,12 0,22, co dla materiałów heterofazowych stanowi niską wartość i oznacza stosunkowo równomierne rozmieszczenie w objętości osnowy. Ujawniono także tendencję, że jednorodność strukturalna wzrasta proporcjonalnie do udziału objętościowego włókien. Stwierdzono, że preparacja powierzchni włókien warstwą Ni polepsza ich zwilżanie i ułatwia proces mieszania, co w efekcie zapewnia otrzymanie kompozytu o strukturze izotropowej z wyraźnie odizolowaną i równomiernie rozmieszczoną fazą zbrojącą. W dalszej części wykonano badania mikrostrukturalne w obszarach międzyfazowych włókno-osnowa, które wykazały, że w warunkach wytwarzania kompozytów następuje całkowite rozpuszczenie warstwy Ni i pojawienie się faz typu Al3Ni (z domieszką Fe i Cu). Fazy te występują w postaci niezależnych wydzieleń zarówno w całej objętości osnowy, jak również lokalnie wokół włókien węglowych. Odsłonięte powierzchnie włókien nie podlegają jednak degradacji ze względu na krótki czas kontaktu z ciekłym stopem AlSi i niską temperaturę procesu.

EN

The results of quantitative metallographic examinations concerning the arrangement of carbon fibre in AlSi13Cu2 alloy matrix composites have been presented. The HTA 5M81 carbon fibre of diameter equal to 7.5 žm and 5 mm length, covered with nickel layer (0.25 žm), produced by TENAX Company, have been used as the reinforcement. Composite castings containing 5, 10, or 15% by volume of the reinforcing phase have been examined. Composites have been produced by mechanical mixing and subsequent pressure die casting in the DMKh160 horizontal cold chamber machine. The assessment of the reinforcing phase arrangement within the silumin matrix has been done according to the structure non-uniformity index (v). This index has been at the level of 0.12+0.22, what is a low value for the heterophase materials and indicates the relatively uniform distribution within the matrix volume. There has been also revealed a tendency of the structural uniformity to increase in proportion to the fibre volume fraction. It has been found that the fibre surface preparation with the Ni layer improves its wettability and facilitates the mixing process, what results in achieving a composite of isotropic structure with clearly separated and uniformly distributed reinforcing phase. Next the microstructural examination has been performed for the fibre/matrix interfacial regions, which has shown that under the conditions of composite production the Ni layer is completely dissolved and new phases of the Al3Ni type (containing Fe and Cu) arise. These phases occur both in the form of separated precipitates within the whole matrix volume and as locally centred around the carbon fibre. However, the exposed fibre surfaces do not undergo the degradation process due to the short time of contact with the molten AlSi alloy and the relatively low temperature of the process.

10

Stan warstwy wierzchniej kompozytu AlSi7Mg/20% Al2O3 po obróbce elektroerozyjnej

63%

Perończyk J. , Biało D. , Pracki M. , Wiśniewski W.

|

2007

|

tom R. 12, z. 1

77-85

PL

Przedstawiono wpływ obróbki elektroerozyjnej kompozytu aluminiowego zbrojonego cząstkami ceramicznymi na stan jego warstwy wierzchniej (WW) i topografię powierzchni po obróbce. Kompozyt wytworzony przez odlewanie miał osnowę ze stopu Al + 7% Si + 1,1% Mg i fazę umacniającą w postaci kulistych cząstek Al2O3 w ilości 20% obj. Obróbkę elektroerozyjną przeprowadzono w dwóch podstawowych jej odmianach, tj. drążeniem (EDM) i przecinaniem elektrodą drutową (WEDM). Stopień zmian składu kompozytu określano na zgładach metalograficznych. Morfologię powierzchni po obróbce elektroerozyjnej oceniano w aspekcie stosowanych parametrów obróbki: natężenia prądu w impulsie, napięcia, czasu impulsu (WEDM) oraz napięcia i energii pojedynczych wyładowań (EDM). Zdefiniowano mechanizm erozji kompozytu jako złożony proces oddziaływań termicznych i mechanicznych: topienia, sublimacji, a także pękania i wyrywania ceramicznych cząstek zbrojących.

EN

This paper presents the influence of electrodischarge machining of aluminium matrix composite reinforced with ceramic particles on condition its upper layer (WW) and surface topography after machining. Composite material manufactured by casting consisted Al + 7% Si + 1,1% Mg alloy matrix and reinforcing phase in the form of spherical Al2O3 particles with volume fraction of 20% by vol. Electrodischarge machining was curried out in two principal varieties: die sinking (EDM) and wire (WEDM). Degree of change in composite composition was defined on metallographic microsections below machining surface. Surface morphology after electrodischarge machining was estimated in relation to machining parameters: peak current, voltage, pulse duration (WEDM), voltage and single discharge energy (EDM). Moreover, mechanism of composite erosion was defined as complex process of thermal and mechanical effects: melting, evaporation as well as crushing and pulling-of the ceramic reinforcing particles.

11

Oxidation of the AlSi6Cu4 alloy and AlSi6Cu4-graphite particles composite at the elevated temperatures

63%

Konopka Z. , Holecek S. , Pożar J. , Nadolski M. , Łągiewka M. , Zyska A.

|

2009

|

tom Vol. 9, iss. 2

61-64

EN

Oxidation process of AlSi6Cu4 alloy as a composite matrix and of AlSi6Cu4 / 8 vol.% graphite particles composite was investigated. Composites were prepared by stirring method for suspension obtaining and by squeeze casting of the suspension. This process was examined by testing specimens annealed during up to 1000 hours at 573 K and 673 K in air atmosphere. The average oxidation state, oxide layer thickness and hardness of examined materials were measured during the annealing time. Obtained results imply the following conclusions: composite oxidizes faster than matrix alloy at both temperatures what is confirmed by higher weight gains and thicker oxide layer. The rate of oxidation of both materials gradually slows down at both temperatures. At initial stages of annealing at 673 K the rate of oxidation of both materials is much higher than that at 573 K. With increasing time of annealing the ratio of oxidation rate at 673 K to the one at 573 K comes down. Hardness of the composite is lower than that of matrix alloy before and during annealing at both temperatures. Drop in hardness at both 573 K and 673 K is the same for matrix and composite, and after about 100 hours the hardness no longer descents.

12

Zastosowanie reaktywnego chemicznego osadzania z fazy gazowej (RCVD) do modyfikacji powierzchni włókien węglowych

51%

Olszówka-Myalska A. , Swadźba L. , Botor-Probierz A. , Janus T.

|

2009

|

tom R. 9, nr 1

19-23

PL

Zastosowano metodę reaktywnego osadzania z fazy gazowej RCVD do modyfikacji powierzchni włókien węglowych FT 300B w postaci rowingu. Dwa typy powłoki TiC oraz HfC wytworzono w reaktorach z kontrolowaną atmosferą reaktywną. Węglik tytanu powstał w wyniku reakcji węgla z powierzchni włókien z TiCl4, a węglik hafnu odpowiednio w wyniku reakcji z HfF4. Obserwacje metodami skaningowej mikroskopii elektronowej SEM wykazały powstanie powłok równomiernych, dobrze przylegających do podłoża o grubości 100-300 nm. Dzięki dyfuzyjnemu mechanizmowi tworzenia powłok nie wystąpił efekt mostkowania włókien. Skład fazowy włókien z powłokami scharakteryzowano metodą rentgenowskiej analizy fazowej XRD, która wykazała krystaliczną budowę powłok i obecność odpowiednio TiC oraz HfC. Uzyskanie powłok o wymaganej z punktu widzenia technologii kompozytów grubości i budowie wskazuje na celowość podjęcia prób ich aplikacji w kształtowaniu struktury połączenia w kompozytach umacnianych materiałami węglowymi.

EN

The method of reactive chemical vapour deposition (RCVD) was used for surface modification of carbon fibers FT 300B roving. Titanium carbide TiC and hafnium carbide HfC coatings were obtained in reactors with controlled reactive atmosphere. The TiC carbide was formed by the reaction between carbon and TiCl4. The parameters applicated during the deposition in hydrogen atmosphere were as follows: temperature of 1020°C, time range of 5-30 min. The titanium carbide coatings with thickness 100-300 nm were uniform and good adherent to the fibers. The bridging effect was not observed and XRD patterns showed the presence of crystalline TiC. During formation of hafnium carbide layer the HfF4 reacted with carbon fibers in argon atmosphere at the temperature of 1050°C. Similarly to TiC coatings SEM investigations showed that HfC coating was uniform and good adherent to the fibers. The thickness on the level of 100 nm was estimated and bridging effect was not observed also. Two crystalline phases were identified by XRD method. The hafnium carbide HfC as the main one and hafnium oxide HfO2 additionally. Results of presented experiments revealed that the reactive diffusion can be useable during surface modification of carbon fibers by carbides. The effect of bridging (typical for coating deposition by such method as CVD and electrochemical and chemical electroless deposition) is excluded. Coatings obtained by RCVD are uniform, good adherent and their thickness can be controlled on the nanometric level. The experiments of coated carbon fibers with different liquid alloys are necessary for verification their potential application in metal matrix composites.