Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Manufacturing and damage mechanisms in metal matrix composites

100%

Bayraktar E. , Masounave J. , Caplain R. , Bathias C.

|

2008

|

tom Vol. 31, nr 2

294-300

EN

Purpose: Mechanical properties of metal matrix composites (MMCs) are essentially functions of the manufacturing processes. Surface state and roughness conditions as well as the type of matrix reinforcement and heat treatment influence the mechanical behaviour of the MMCs in service conditions. The factors such as the porosity of the matrix, volume fraction of the reinforcement and their distribution, agglomeration or sedimentation of particles and particle size, dross and porosities influence the behaviour of the MMC. The static and cyclic deformation behaviour of these two metal matrix composites has been investigated at room temperature; 2124/Al-Si-Cu fabricated by powder metallurgy and AS7G/Al-Si-Mg fabricated by foundry. Design/methodology/approach: In cyclic deformation, surface roughness effect on the damage behaviour has been discussed. The microstructure for optical images was made by Olympus optical microscope (OM). The failed specimens are observed by using of scanning electron microscope (SEM) and also the variation of volume fraction depending on the tomography density (TD) was evaluated by means of X-rays computed tomography, CT. Findings: AS7G composite showed considerable lower mechanical properties regarding to the 2124 composite. In the AS7G composite, the crack generally initiated at the interface (SiC/matrix) with many interface debonding between the SiC particles and the matrix. This was the principal cause of the reduced fatigue strength. Practical implications: Applications of χ -rays CT on the composite materials is more efficient and skilful. χ -rays CT well characterise the particle size and the distribution of the reinforcements-volume fraction as 3D at the mesoscopic scale as a possible way to study this aspect. Originality/value: Manufacturing of two new different MM-composites and damage analysis in successful usage of aerospace application.

2

Laser beam interactions with metal matrix AlSi alloy/SiCp composites

100%

Grabowski A. , Nowak M. , Śleziona J.

|

2008

|

tom Vol. 31, nr 2

233-240

EN

Purpose: The purpose of the research discussed in this paper was to identify the physical processes that take place when a focused laser beam acts on a metal matrix composites reinforced with silicon carbide particles (AlSi alloy/SiCp). Design/methodology/approach: Based on theoretical models, an analysis was carried out of the interaction between a focused laser beam and the individual components of an AlSi alloy/SiCp composite material: the reinforcement particles, SiC, and the AlSi-alloy metal matrix. Assuming effective parameters of the composite material, the energy necessary to melt a unit thickness of the composite was determined according to basic principles. Findings: It has been shown that the time during which the melting point of the composites' individual components is achieved varies. Modelling based on the energy and mass conservation law provides for the necessary laser beam energy to melt a unit thickness of a composite. Research limitations/implications: In the case of cutting of a composite, however, some effects connected with the thermal field fluctuation occur, which are not explained in the model. A striated structure appears on the composite edges cut with a laser. Practical implications: The research results enable optimization of laser machining parameters, such as laser radiation intensity or the laser beam operation time. This allows reducing the thermal overload that appears in the case of too high density of the laser energy. Originality/value: Application of thermophysical and optical parameters of composite's individual components yields more information about the processes that take place when scanning the metal matrix composite surface with a high intensity laser beam.

3

Drgania mechaniczne jako czynnik intensyfikujący nasycanie zbrojenia kompozytów metalowych

100%

Grabian J.

|

2002

|

tom Vol. 22, Nr 1

69-76

PL

W artykule wykazano możliwość oddziaływania drganiami mechanicznymi na ciśnieniowe nasycanie ciekłym metalem kształtki z nieuporządkowanych włókien ceramicznych. Kształtka ta stanowi zbrojenie odlewów kompozytowych. Opracowane stanowisko badawcze pozwala na wymuszanie drgań ciśnieniowego układu nasycającego zbrojenie. Badania wstępne, z użyciem stopu Wooda jako osnowy kompozytu, pozwoliły na wyznaczenie optymalnych wartości częstotliwości i amplitudy drgań. Stosowanie drgań mechanicznych pozwala na osiągnięcie określonej gęstości kompozytu o osnowie ze stopu AlSil l i zbrojeniu z nieuporządkowanych włókien glinokrzemianowych Sibral przy znacznie obniżonym ciśnieniu nasycania.

EN

The paper proves the possibility of acting by mechanic vibrations on the liquid metal pressure infiltration of a preform from disordered ceramic fibres. The preform constitutes the reinforcement of composite casts. The research position worked out permits to enforce vibrations of the pressure system infiltrating the reinforcement. The initial research conducted with the use of Wood alloy as the composite matrix permitted to determine the optimal values of vibration frequency and amplitude. For composite with matrix from AlSil 1 alloy and reinforcement from disordered Sibral aluminosilicate fibres, the application of mechanic vibrations permits to achieve a definite cast density with reduced infiltration pressure.

4

Investigation of temperature change during surface heating of MMC by laser beam

100%

Przestacki D. , Jankowiak M.

|

2011

|

tom Vol. 31, nr 2

135-142

EN

This paper reports on experiments carried out for surface temperature measurements of aluminium alloy reinforced by silicon carbide (AI-SiC) heated by laser beam. The non-contact pyrometers operating on infrared radiation were used to determine a temperature. The present study investigates the influence of laser beam speed vt along the cylindrical surface of MMC on its temperature θ and determines temperature alterations of heated area by laser beam in function of angle rotation φ It was noticed that due to high thermal conductivity of matrix the heat area was cooled down rapidly and after rotation of sample by an angle φ = 90° its temperature decreased more than twice. The results showed that surface heated by laser beam effectively increases temperature in plane cutting zone, therefore it is possible to benefit from an integration of laser technology in turning process.

PL

W artykule zamieszczono wyniki pomiaru temperatury powierzchni kompozytu metalowo--ceramicznego (MMC) podgrzewanego wiązką lasera. Do pomiaru temperatury wykorzystano pirometry bezkontaktowe działające na zasadzie detekcji promieniowania podczerwonego. Celem badań było określenie wpływu prędkości przemieszczania się promienia laserowego v, po powierzchni walcowej MMC na jej temperaturę 0 oraz określenie zmiany temperatury nagrzewanego obszaru w funkcji kąta obrotu próbki. Stwierdzono, że z powodu dużej przewodności cieplnej osnowy badanego kompozytu następuje szybkie stygnięcie nagrzanej laserowo powierzchni i po obrocie próbki o kąt φ= 90° jej temperatura maleje kilkakrotnie. Wykazano, że podgrzewanie powierzchni kompozytu wiązką lasera podwyższa temperaturę w obszarze planowanego skrawania, dlatego wydaje się zasadna integracja lasera z toczeniem kompozytu metalowo-ceramicznego.

5

Wybrane właściwości kompozytu zawiesinowego AISi11/cząstki 1H18N9T

75%

Gawdzińska K. , Grabian J. , Dolata-Grosz A.

|

2006

|

tom R. 6, nr 22

192-199

PL

W niniejszej pracy przedstawiono badania strukturalne oraz wyniki badań wybranych właściwości materiału kompozytowego zawiesinowego (ex situ) wytworzonego metodą mechanicznego mieszania. Osnowę kompozytu stanowił stop aluminium AISi11, zbrojenie występowało w postaci cząstek stalowych (stal kwasoodporna 1H18N9T). Przeprowadzono próby eksploatacji w symulowanych warunkach podwyższonej temperatury. Odlewy wygrzewano w temperaturze 550°C przez 6 godzin. Stwierdzono pojawienie się wady typu: obecność kruchych faz na granicy osnowa-zbrojenie. Kompozyty wygrzewane i nie wygrzewane poddano badaniu odporności na ścieranie i ściskanie w celu porównania ich właściwości.

EN

The paper presents structural research and findings of tests on usable properties of suspension composite produced by mechanical mixing. The matrix of the composite is made of AISi11 aluminium alloy and reinforcement of steel particles (1H18N9T acid resistant steel). The composite is subjected to simulation of use in high temperature. Casts undergo thermal treatment at 550°C for 6 hours. A defect has been discovered, namely presence of brittle phases at the boundary between matrix and reinforcement. Composites treated and not treated are tested regarding resistance to abrasion and pressure to compare their properties.

6

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

75%

Potoczek M. , Śliwa R. E. , Myalski J. , Śleziona J.

|

2009

|

tom R. 54, nr 11

688-692

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.

7

Próby odlewania kompozytów na bazie stopów aluminium zbrojonych dyspersyjnie węglikiem krzemu przy wykorzystaniu metody odlewania tiksotropowego

75%

Darłak P. , Dudek P.

|

2008

|

tom R. 8, nr 4

385-389

PL

Przedstawiono wyniki prób wytworzenia odlewów z kompozytu na bazie stopu AlSi9CuFe zawierającego 20% obj. cząsteczek węglika krzemu, oznaczonego przez producenta symbolem F3D.20S. W celu określenia wpływu czasu mieszania i temperatury na możliwość tworzenia struktury reokast badania przeprowadzono w temperaturze mieszania odpowiednio 700, 720 i 740°C, poddając ciekły kompozyt mieszaniu mechanicznemu przez 10 i 20 s. Otrzymane wyniki badań wykazały, iż wytworzenie struktury reokast jest utrudnione ze względu na właściwości ciekłej zawiesiny kompozytowej. Odlewy wykonane z kompozytu F3D.20S charakteryzowały się widocznymi wadami, w postaci okluzji gazowych, powstających szczególnie w obszarach cienkich ścianek odlewu, w których prędkości przepływu strugi metalu przekraczały graniczne wartości dla przepływu laminarnego. Próby optymalizacji procesu przez zmianę zarówno czasów mieszania, jak i temperatury wsadu nie przyniosły zadowalającego efektu w postaci partii odlewów pozbawionych wad strukturalnych.

EN

The main defect in castings manufactured by the common high pressure die casting process is their porosity originating from the occluded gaseous phases. This is the reason why extensive studies have been carried out on the development of technologies that would reduce the level of these defects in castings. This publication describes the results of trials on the fabrication of castings from an AlSi9CuFe alloy-based composite containing 20 vol. % (F3D.20S) of silicon carbide particles, using the thixocasting process which enables elimination of the formation of gaseous occlusions. The aim of the present studies was determination of an effect of the mixing time and temperature on the formation of rheocast structure. The studies were carried out at the temperatures of 700, 720 and 740°C, subjecting the liquid composite to mechanical stirring for a time of 10 and 20 s. Ingots prepared from F3D.20S composite and AlSi9Mg alloy were cast on a BUHLER machine of 160T locking force, applying the operating parameters used during the manufacture of thixotropic castings from AlSi7 and AlSi9 alloys. The die designed for thixocasting had a number of channels of different cross-sections to investigate the process of die cavity filling with metal in semi-solid state. As an outcome of the research a batch of composite castings were fabricated and subjected next to mechanical tests and examinations of microstructure. The results have proved that producing a rheocast structure is quite difficult due to the properties of the liquid composite slurry. In a monolithic alloy characterised by much better castability and low viscosity, the formation of gaseous occlusions practically never takes place during the long-time mixing and at a low starting temperature. The structure of a monolithic alloy subjected to mixing within the range of solidus- liquidus temperature bears some visible traces of changes in the morphology of phase [alpha] and correlates with the process parameters, i.e. the time of mixing and the starting temperature. Castings made from F3D.20S composite were characterised by some well-visible defects in the form of gaseous occlusions, formed especially in the thin-wall casting sections, where the metal flow rates exceeded the boundary values of a laminar flow. Even raising the temperature and reducing the time of mixing could not give satisfactory results, i.e. a batch of castings which would be entirely free from the structural defects. The defects directly influence the drop of casting strength. The mechanical tests as well as the examinations of casting microstructure confirmed the formation of rheocast structure in castings made from both monolithic alloys and composite materials. No immediate interrelation with the casting hardness has been reported.

8

Impact of cooling time on the structure and tribological properties of metal matrix composite castings

75%

Gawdzińska K. , Hajkowski J. , Głowacki B.

|

2008

|

tom Vol. 28, nr 3

41-48

EN

The article presents the influence of cooling time on the structure of metal matrix composites (MMC) castings. The examination covered two types of composites manufactured by mechanical mixing. Composite reinforcement consisted of SiC particles, and the matrix consisted of AlSi9 alloy in the first case and AlSill in the second. Comparison covered samples cooled in sand moulds and gravity dies by presenting their cooling curves and their abrasive resistance.

PL

W prezentowanym artykule przedstawiono wpływ szybkości chłodzenia na strukturę odlewów z metalowych materiałów kompozytowych. Badano dwa rodzaje kompozytów wytworzonych metodą mechanicznego mieszania. Zbrojenie kompozytu stanowiły cząstki SiC, osnowę w pierwszym przypadku stop AlSi9, w drugim AlSi11. Porównano materiały chłodzone w formie piaskowej i kokili i przedstawiono ich krzywe krzepnięcia oraz odporność na ścieranie.

9

Technologie wytwarzania kompozytów ALFA

75%

Sobczak J. , Darłak P.

|

2008

|

tom Vol. 28, nr 3

103-115

PL

W artykule przedstawiono istniejące (w skali półprzemysłowej) i potencjalne (w tym laboratoryjne) metody wytwarzania kompozytów na bazie stopów aluminium zbrojonych materiałem odpadowym - popiołem lotnym (ALFA, ang. Aluminium + Fly Ash), będące przedmiotem badań prowadzonych w Instytucie Odlewnictwa we współpracy z Instytutem Transportu Samochodowego i z Energy of Industries, Ohio (USA). Omówiono wybrane aspekty technologiczne dotychczas stosowanych technik syntezy kompozytów. Ze względu na szerokie spektrum zagadnień związanych z wytwarzaniem materiałów heterogenicznych i wiele problemów technicznych zamieszczone informacje mogą stanowić inspirację do dalszego rozwoju badań nad otrzymywaniem kompozytów przeznaczonych do zastosowania zwłaszcza w przemyśle samochodowym. Przedstawiono wyniki otrzymane w trakcie prób wytworzenia kompozytu metodą metalurgii proszków, infiltracji ciśnieniowej, mieszania mechanicznego (vortex), jak również z wykorzystaniem metody przeróbki plastycznej na przykładzie kucia.

EN

Aluminum - fly ash (ALFA - ALuminium Fly Ash) composites have been developed in recent years. Fly ash is a paniculate waste material formed as a result of coal combustion in power plants. The use of fly ash as a filler or reinforcement for aluminum alloys called Metal Matrix Composites, or MMC's, is therefore very desirable from an environmental standpoint. Fly ash forms at temperatures in the range of 920-1200°C and is collected as precipitator ash (solid particles) and cenospheres (hollow microspheres) that float on collection ponds. Production of aluminum alloy-fly ash composite material is difficult due to the poor wettability of fly ash and its light weight nature. The introduction of fly ash into liquid metal for making gravity castings oftentimes does not result in a uniform distribution of fly ash particles in the alloy structure. However, further re-melting of the composite material combined with squeeze casting has been found to improve the distribution in aluminum-fly ash castings. Initial investigations employing a squeeze casting process (the application of external pressure on the molten metal) for Aluminum-fly ash MMC's has also demonstrated many advantages for this technique i.e.: better compatibility between the metal matrix and the fly ash particles, a more improved structure of the matrix alloy, filling of some hollow particles of the fly ash with metal, and pressure activation of the fly ash-metal interface.In this work authors described some technological aspects of ALFA synthesis. The results have been considered basing on the long term collaboration between Foundry Research Institute, Motor Transport Institute and Energy of Industry Co. from Ohio, USA. Selected methods allow producing the material, which can be applied as the construction material. In a first method, powder metallurgy, fly ash was tentatively prepared and then was melted with aluminum matrix. The second method, pressure infiltration, needs to prepare a ceramic perform, which next is infiltrated by liquid metal. The third method, using liquid phase, allows producing composite with homogeneous distribution, but it still reveals unfavorable phenomena - floatation of light fly ash particles. The fourth method, forging, allows obtaining a higher mechanical properties compared with other methods.

10

Simulation of infiltration process of carbon fibres by aluminium alloy in modified GPI method

75%

Hufenbach W. A. , Gude M. , Czulak A. , Bodniewicz D.

|

2011

|

tom R. 11, nr 4

324-330

EN

The constantly rising demands for lightweight structures, particularly in traffic engineering as well as in machine building and plant engineering, increasingly require the use of continuous fibre-reinforced composite materials. These materials, due to their selectively adaptable characteristic profiles, are clearly superior to conventional monolithic materials. Especially composites with textile reinforcement offer the highest flexibility for the adaptation of the reinforcing structure with regard to complex loading conditions. This paper presents the procedure and evaluation of a gas pressure infiltration process (GPI) for the manufacture of carbon fibre-reinforced aluminium metal matrix composites (CF/Al-MMC). Furthermore, the development of a new furnace for a modified GPI method is presented. In order to verify the new design, numerical simulations of the heating in the furnace chambers were prepared, which finally formed the basis for the improvement of the furnace as well as the GPI process.

PL

Stale rosnące zapotrzebowanie na lekkie konstrukcje, szczególnie w zakresie inżynierii ruchu, a także w budowie maszyn i urządzeń oraz w przemyśle energetycznym, w coraz większym stopniu wymaga stosowania materiałów kompozytowych wzmocnionych włóknem ciągłym. Materiały te, dzięki możliwości selektywnego dopasowania charakterystyk materiałowych, wydają się być lepsze od zwykłych materiałów monolitycznych. Kompozyty wzmacniane materiałami z włókien oferują obecnie najlepszą elastyczność dostosowania struktury wzmocnienia do założonych warunków obciążenia. W niniejszym artykule przedstawiono przebieg oraz ocenę procesu infiltracji gazowej (GPI - ang. Gas Pressure Infiltration), zastosowanego do wytwarzania kompozytów aluminiowych z włóknami węglowymi (CF/Al-MMC). Ponadto zaprezentowano model autorskiego pieca do produkcji zmodyfikowaną metodą GPI. W celu weryfikacji nowej konstrukcji sporządzono numeryczne symulacje nagrzewania w poszczególnych komorach pieca, które w rezultacie pozwoliły na modyfikację pieca oraz procesu.

11

Austenitic stainless steel- TiB2 composites obtained by HP-HT method

75%

Sulima I. , Figiel P. , Kurtyka P.

|

2012

|

tom R. 12, nr 4

245-250

EN

Titanium diboride has many advantages such as a high melting point, high Young's modulus, low density, good thermal conductivity and high Vickers hardness. Therefore, the addition of TiB2 to metal matrices has also been observed to greatly increase stiffness, hardness and wear resistance. The aim of the studies was to determine the influence of different contents of TiB2 ceramics on selected properties of AISI 316L austenitic stainless steel. Metal matrix composites containing TiB2 as a particulate phase were produced by high pressure-high temperature (HP-HT) sintering. Next, the apparent density (ρo) was measured using the hydrostatic method. The hardness was determined by the Vickers method. Young's modulus measurements of the sintered composites were also taken using the ultrasonic method of measuring the transition speed of transverse and longitudinal waves. This paper also presents the microstructure analysis of composites with different contents of TiB2 particles. The composite was analyzed by observations with an optical microscope, scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS). It was shown that the properties of the composites significantly depend on the sintering conditions. Generally, the application of a larger participation of strengthening phase improves the properties of the sintered composite materials. The microstructure of the composites with different contents of TiB2 consisted of a fine and uniform TiB2 particle distribution along the grain boundaries.

PL

Dwuborek tytanu charakteryzuje wysoka temperatura topnienia, wysoki moduł Younga, stosunkowo niewielka gęstość, dobra przewodność cieplna oraz wysoka twardość. Czyni to z ceramiki TiB2 materiał nadający się na umocnienie kompozytu o osnowie metalowej, ponieważ wpływa on na podwyższenie m.in. sztywności, twardości oraz odporności na ścieranie. Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu różnej zawartości dwuborku tytanu na wybrane właściwości stali austenitycznej AISI316L. Kompozyty metalowe zawierające cząstki TiB2 otrzymano, stosując metodę wysokociśnieniowego- -wysokotemperaturowego (HP-HT) spiekania. Po procesie spiekaniu określono gęstość pozorną (ρo) poszczególnych kompozytów, twardość Vickersa przy obciążeniu 2,942 N oraz wartość modułu Younga, stosując metodę ultradźwiękową pomiaru prędkości przechodzenia fali poprzecznej i podłużnej. W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostrukturalnych kompozytów z różną zawartością cząstek TiB2. Analiza mikrostruktury obejmowała badania przy zastosowaniu mikroskopu optycznego oraz skaningowego mikroskopu elektronowego wraz z analizą składu chemicznego (EDS). Wykazano, że właściwości kompozytów istotnie zależą od warunków spiekania. Generalnie, zastosowanie większego udziału fazy umacniającej wpływa na poprawę właściwości spiekanych materiałów kompozytowych. Badania mikrostruktury wykazały jednorodne rozmieszczenie cząstek TiB2 wzdłuż granic ziaren osnowy.

12

Kinetyka recyklingu odlewów z nasycanych kompozytów metalowych

75%

Nagolska D. , Szweycer M.

|

2002

|

tom Vol. 22, Nr 1

109-115

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań kinetyki recyklingu odlewów próbnych z kompozytu o osnowie ze stopu AlSi1 1, zbrojonego prasowanym włóknem glinokrzemianowym, otrzymywanych w wyniku nasycania. Recykling polegał na rozdzieleniu metalu osnowy od zbrojenia. Proces prowadzono w ośrodku stopionych soli w temperaturze wyższej od temperatury topienia metalu. Określono wpływ temperatury i czasu na stosunek masy uzyskanego metalu do masy metalu zawartego w odlewie kompozytowym. Zależność ta może być przydatna do określenia warunków, w których należy prowadzić recykling. Stwierdzono także, że skład chemiczny uzyskanego metalu umożliwia jego powtórne wykorzystanie.

EN

The paper presents research results of recycling kinetics of sample castings made of a composite with a matrix of AlSi 11 alloy, reinforced with pressed aluminosilicate fibre, obtained with saturation process. The recycling process consisted in separation of matrix metal from the reinforcement. The process was effected in the environment of melted salts, under the temperature exceeding the metal melting point. The effect of temperature and time on the ratio of the mass of obtained metal to total metal mass included in the composite casting was determined. The relationship may be useful for purpose of defining the conditions necessary for the recycling process. It was also ascertained that chemical composition of the obtained metal enables its repeated use.

13

Perspektywy rozwoju metalowych kompozytów w przemyśle samochodowym

75%

Sobczak J.

|

1999

|

tom Vol. 49, z. 4

127-134

PL

Na podstawie analizy dostępnych źródeł literaturowych i prac własnych omówiono szereg możliwości zastosowań praktycznych wyrobów z metalowych materiałów kompozytowych w przemyśle samochodowym, uwzględniając wały napędowe, łożyska ślizgowe, bloki cylindrowe, korbowody, tłoki do silników spalinowych oraz części węzłów hamulcowych. Poddano dyskusji specyfikę produkcji seryjnej odlewów tarcz hamulcowych w firmie Lanxide Co. Przedstawiono prognozę rozwoju kompozytów, wykorzystując m.in. materiały źródłowe Amerykańskiego Stowarzyszenia Odlewników. Sprecyzowano potencjalne trudności rozwoju kompozytów oraz uwarunkowania ich zastosowania w warunkach krajowych.

EN

On the basis of available literature sources and the author's works, a series of possible practical applications of products made of metal matrix xomposites in automotive industry, including driving shafts, slide bearings, cylinder blocks, connecting rods, pistons for I.C. engines and parts of braking systems are discussed. The specific character of a lot production of brake discs castings at Lanxide Co. is presented. A forecast of the development of composites, made using the source materials of American Foundrymen's Society is presented. Potential defficulties in the development of composites in Poland as well as conditions of their application in our country are specified.

14

Struktura i właściwości kompozytów po odlewaniu ciśnieniowym

75%

Wieczorek J. , Śleziona J. , Dyzia M. , Dolata-Grosz A. , Myalski J.

|

2010

|

tom Vol. 30, nr 1

41-49

PL

Próby odlewania ciśnieniowego kompozytów AK12+15%SiC, AK12+15%Cs i AK12+15%SiC-Cs wykonano w firmie PRESS na zimnokomorowej maszynie ciśnieniowej o sile zwarcia 100 t. Stwierdzono, że odlewanie zawiesin kompozytowych metodą ciśnieniową nie stanowi większego problemu. Próby wykazały, że konieczne jest odpowiednie zaprojektowanie formy i poprawny dobór parametrów odlewania kompozytów. Wyniki badań struktury i właściwości odlewów ciśnieniowych wskazują, że struktura dobrze wykonanego odlewu jest bardzo korzystna, niezależnie od typu cząstek wzmacniających. Efektem tego jest dobry poziom właściwości wytrzymałościowych, różniących się jednak znacznie od właściwości wytrzymałościowych odlewów grawitacyjnych. Wyróżnikiem jest zwiększona plastyczność odlewów ciśnieniowych. Badania twardości HB wykazały, że kompozyty po odlaniu ciśnieniowym mają dużą twardość: AK12+15%SiC 138 HB, która jest znacznie większa niż odlewów grawitacyjnych - 115 HB. Wszystkie odlewy kompozytowe charakteryzuje stosunkowo mała udarność - na poziomie 22 kJ/m2.

EN

Trials of pressure die casting of: AK12/15%SiC, AK12/15C and AK12/10%SiC5%C were carried out using a cold-chamber pressure machine of pressure force 100 t, in PRESS company, Poland. It was found that pressure casting of composite suspensions does not deliver problems. The trials showed that casting of the composites demands adequately designed mold and properly assorted process parameters. The results of investigations concerning structure and properties of the casts reveal very advantageous structure, independently of reinforcing particles type. In consequence the composites show good level of mechanical properties, however, similar to gravity cast composites. Only significant increase in plasticity distinguishes the pressure casts. The pressure composites showed also higher HB hardness - 138 HB in comparison with 115 HB for gravity cast ones. All composite casts characterizes relatively low impact resistance - about 22 kj/m2.

15

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.

16

Wybrane właściwości fizyczne kompozytów o osnowie srebra

63%

Wieczorek J. , Śleziona J. , Grabowski A.

|

2007

|

tom R. 52, nr 6

354-361

PL

Przedstawiono wyniki badań nad zależnościami temperaturowymi oporu elektrycznego materiałów kompozytowych. Wyniki przeprowadzonych badań dowiodły, że dodanie dodatków stopowych Mg, Si, do srebra zwiększa oporność elektryczną właściwą metalicznej osnowy. Wprowadzenie zbrojenia w postaci ceramicznych cząstek węglika krzemu, tlenku aluminium lub węgla szklistego w ilości około 11 % objętościowych powoduje przyrost oporu elektrycznego kompozytu na osnowie stopu srebra. Przyrost ten jest wiązany z dodatkowymi defektami strukturalnymi wytworzonymi w metalicznej osnowie, powstającymi w wyniku deformacji plastycznych wywołanych obecnością cząstek zbrojących. Wyniki uzyskane na drodze doświadczalnej pomiaru oporu elektrycznego, zostały porównane z wynikamiuzyskanymi za pomocą modeli teoretycznych. Porównanie wyników obu zastosowanych metod pozwoliło na weryfikację danych pomiarowych i ocenę samej metody mierzenia. W artykule wyznaczono także współczynniki temperaturowe oporu elektrycznego oraz względne zmiany oporu elektrycznego materiału w temperaturze pokojowej. Uzyskane wyniki eksperymentalne wskazują, iż przy udziale objętościowym cząstek zbrojących do 11 % decydujacy wpływ na własności elektryczne kompozytu ma wpływ skład chemiczny osnowy.

EN

The paper presents the results of the researches on temperature dependencies of composite materials' electrical resistance. It has been shown that incorporation of such alloying additions as Mg or Si into silver enhances electrical resistivity of a metallic matrix. The addition of reinforcement in the form of SiC or Al2O3 ceramic particles, or 11 vol.-% of glassy carbon, entails a slight increment of electrical resistance in a silver alloy-based composite. The increment is connected with additional structural defects occurring in the metallic matrix lattice, formed as a plastic deformation included by reinforcing particles. The experimental results of electrical resistance were compared to those obtained by means of theoretical models. Temperature coefficients of electricalresistance have been determined in the study as well as relative changes in material's at a room temperature. The results show unequivocally that where the volume fraction of reinforcing particles amounts to or below 11% the metallic matrix has a decisive influence on the composite's electrical properties.

17

Silver matrix composites reinforced with galvanically silvered particles

63%

Wieczorek J. , Śleziona J.

|

2007

|

tom Vol. 28, nr 8

475-478

EN

Purpose: The paper presents the possibility of the application of metalic layers drifted with the use of the galvanic methods on the ceramic particles surface. The application of the layers was aimed at obtaining the rewetting of the reinforcing particles with the liquid silver in the course of the producing of silver matrix composites with the use of mechanical stirring method. To enable introducing of the iron powder and glass carbon powder to liquid silver the solution of covering the powder layer with the silver or copper coats was proposed. Design/methodology/approach: For silver coating the method of non-current deposition from the solution was used. Findings: Conducted investigations allowed such a selection of non-current coating parameters that durable and qualitatively satisfactory coats on the iron particles surface could be obtained. Research limitations/implications: In the course of the researches it was stated that the temperature of the bath, the time of the spread and the intensity of the stirring were the most important parameters of the deposition method itself that guaranteed the obtaining of the coat. The conducted investigations allow to state that the most favourably from the quality of the obtained composite point of view were the applications of the silver coat on the surface of the iron particles and copper coat for glass carbon covering. Originality/value: Selection of the deposited galvanic coats allows to obtain the good quality of the connection on the reinforcing particle sliver matrix interface.

18

Microstructure and mechanical properties of AA7475/AlN compacts with varied reinforcing particles size

63%

Gajewska M. , Dutkiewicz J. , Morgiel J.

|

2012

|

tom R. 12, nr 3

177-181

EN

The microstructure and properties of 7475 aluminium alloy matrix composites - with additions of 10 wt. % of AlN powders of different particle size: < 40 µ m, ∼ 1 µm and < 1 µm were investigated. The composites were produced by means of powder-metallurgy. Pre-alloyed 7475 aluminium powders were milled with ceramic particles in a high energy planetary Fritsch ball mill for up to 40 hours and subsequently vacuum hot pressed at 380°C and 600 MPa. The microstructure of the obtained composites was studied using a metallographic microscope and scanning electron microscope (SEM). The performed investigations indicated good dispersion of ceramic phases. However, in the composite with the submicron AlN addition, a small tendency for agglomeration occurred. All of the composites were characterized by high density of intermetallic, Zn, Cu, Mg or Fe rich phases. Recrystallized Al grains were observed in the composite with the submicron AlN addition, indicating that the fine particles did not retard grain boundaries movement. The hardness of the consolidated samples was highest for the ∼ 1 µm ceramic powder addition - nearly 320 HV in comparison to 250 HV for the finer powder addition. The compression tests showed 830 MPa of ultimate compression strength of the samples with the ∼ 1 µm AlN particles, which was slightly higher than that with the submicron particles addition. The higher strength of the composites reinforced with the micro- rather than with submicro-particles suggests that the size of the ceramic phase addition can be considered as only one of the factors influencing the composite strength.

PL

Kompozyty o osnowie ze stopów aluminium zbrojone dyspersyjnie cząstkami ceramicznymi są grupą materiałów charakteryzującą się kombinacją dobrej plastyczności, niskiej gęstości, wysokiej wytrzymałości właściwej oraz odporności na kruche pękanie, która sprawia, że są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym. Mimo wieloletniego już zainteresowania tego typu kompozytami, wciąż podejmowane są próby poprawy właściwości istniejących kompozytów oraz projektowania nowych w celu osiągnięcia konkretnych pożądanych własności. Jedną z możliwych dróg poprawy własności kompozytów jest zmniejszenie wielkości zarówno ziaren osnowy, jak również fazy zbrojącej. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki obserwacji mikrostruktury i pomiarów wytrzymałości nanokompozytów o osnowie ze stopu aluminium 7475, tj. z dodatkiem 10% wagowych AlN o trzech różnych wielkościach cząstek: <40 µm, ∼ 1 µm i <1 µm. Kompozyty wytworzono metodą metalurgii proszków. Proszek stopu AA7475 zmieszano z cząstkami ceramicznymi w ilości 10% wagowych, a następnie poddano mieleniu w wysokoenergetycznym młynku kulowym marki Fritsch przez okres 40 godzin. Zastosowano prędkość obrotów 200 obr/min i stosunek wagowy kul stalowych do proszku 10:1. Następnie proszki sprasowano pod ciśnieniem 600 MPa w umieszczonej w próżni 10-2 bar matrycy podgrzewanej za pomocą generatora wysokiej częstotliwości do 380°C. Mikrostruktura kompozytów została zbadana za pomocą mikroskopu metalograficznego oraz skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Wytworzone kompozyty poddane zostały badaniu twardości metodą Vickersa oraz próbie ściskania. Przeprowadzone obserwacje mikrostruktury sprasowanych kompozytów wykazały równomierny rozkład cząstek ceramicznych dla dodatków < 40 µm oraz ∼ 1 µm AlN. Natomiast w przypadku submikronowego dodatku AlN zaobserwowano tendencję cząstek do tworzenia aglomeratów. Osnowa wszystkich wytworzonych kompozytów bogata była w międzymetaliczne wytrącenia zawierające m.in. żelazo, miedź, cynk. Pustki na styku metalowa osnowa/cząstka ceramiczna były również obserwowane, jednakże całkowita porowatość wynosiła < 1%. W kompozycie zbrojonym submikronowymi cząstkami AlN widoczne były również obszary o zrekrystalizowanych ziarnach osnowy, pozbawione fazy międzymetalicznej. Pomiary twardości kompozytów wykazały najwyższą twardość kompozytu z dodatkiem ∼ 1 µm AlN - 320 HV - w porównaniu z twardością 250 HV w przypadku dodatku < 1 µm AlN. Najwyższa wytrzymałość na ściskanie została również zarejestrowana dla kompozytu o zbrojeniu ∼ 1 µm, jednakże była tylko nieznacznie większa od kompozytu z dodatkiem submikronowego AlN.

19

Influence of Production Parameters on Microstructure and Properties of Copper Matrix Composites

63%

Juszczyk B. , Malec W. , Ciura L. , Cwolek B. , Marchewka Ł.

|

2010

|

tom Vol. 55, iss. 1

15-24

EN

The paper presents results of studies into production of copper-based composites hardened with particles od A1203. Influence of chemical composition and process conditions on changes in structure and properties of the composites was examined. The following process parameters were examined: duration of powder composites milling, pressing pressure and temperaturę of sintering. Manufacturing process consisted of mechanical synthesis of copper powders and oxide of aluminium in the volume from 3 to 12%, and then their consolidation by two-side pressing followed by sintering. Sintering took place in the solid phases (Ts = 650 C) and with partial presence of liąuid phase (Ts = 950°C). Pressing was conducted in cold conditions, using various pressures of 300 and 400 MPa. As a finał operation a two-side pressing was applied under pressure of 500 MPa and recrystallization annealing. Evaluation of morphology of initial powders and structure of produced composites was done using scanning electron microscope (SEM), while the size of crystallites of Cu + A1203 powder mixture was determined by X-ray method. Density of the produced compacts was determined by geometrical method. Nasing on the density results also total porosity of the samples was determined.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące otrzymywania materiałów kompozytowych na osnowie miedzi umacnianych cząstkami AI2O3. Badano wpływ składu chemicznego oraz parametrów wytwarzania na zmiany struktury i właściwości badanych materiałów kompozytowych. Analizowano wpływ następujących parametrów wytwarzania: czasu mielenia komponentów proszkowych, ciśnienia prasowania oraz temperatury spiekania. Proces wytwarzania obejmował mechaniczną syntezę proszków miedzi oraz tlenku aluminium w ilości od 3 do 12% obj., a następnie ich konsolidację poprzez dwustronne prasowanie i nastęujące po nim spiekanie. Proces spiekania przebiegał w fazie stałej (Trms = 650 C) oraz z częściowym udziałem fazy ciekłej (Trms = 950C). Zabieg prasowania prowadzono na zimno, stosując różne ciśnienie prasowania 300 oraz 400 MPa. Jako zabieg końcowy zastosowano prasowanie dwustronne pod ciśnieniem 500 MPa oraz wyżarzanie rekrystalizujące. Oceny morfologii proszków wyjściowych oraz charakterystyki struktury uzyskanych materiałów kompozytowych dokonano przy użyciu mikroskopu skaningowego (SEM), natomiast wielkość krystalitów mieszanki proszkowej Cu + A1203 określono metodą rentgenowską, Gęstość otrzymanych wyprasek wyznaczono metodą geometryczną. Na podstawie uzyskanych wyników gęstości wyznaczono również porowatość całkowitą próbek.

20

Characterization of interfaces in metal matrix composites using the silice compression test

63%

Al-Ostaz A. , Alzebdeh K. , Jasiuk I.

|

2002

|

tom No. 1

7-17

EN

We conduct a finite element analysis of the slice compression test [13] applied to metal-matrix composites. This test, designed to characterize interfaces in composite materials, involves pressing a composite material specimen on a soft plate so that fibers are forced to protrude and intrude into the soft plate leaving a permanent deformation. We focus on the Ti-6Al-4V matrix with SCS-6 silicon carbide fibers composite system. We conduct calculations using ABAQUS and employ contact elements at the fiber-matrix interface, which incorporate a stress-based criterion for crack initiation and frictional sliding. The analysis is performed in three loading stages: i) thermal loading to account for residual stresses, ii) mechanical loading, and iii) mechanical unloading. The fiber protrusion length, the permanent indent depth in the base-plate material, and the debonding length along the fiber-matrix interface are the main output parameters.

PL

W artykule przedstawiono modelowanie i wyniki obliczeń numerycznych zagadnienia ściskania plastra kompozytu modelowego otrzymane metodą elementów skończonych. Test ten został zaprojektowany w celu znalezienia właściwości strefy przejściowej pomiędzy materiałem osnowy i wzmocnienia (interface). Na podstawie próby wciskania plastra kompozytu w miękką płytę oraz obserwacji głębokości odcisku są oceniane właściwości interface'u. Rozpatrzono materiały kompozytowe z matrycą ze stopu tytanu (TJ-6A1-4V) i włóknami węglikowymi (SCS-6 SiC). Analiza numeryczna wykonana w środowisku programu ABAQUS uwzględnia trzy kolejne fazy obciążeń: cieplne, mechaniczne i odciążenie. Wyniki analizy zilustrowano wykresami wysunięcia włókna, głębokości odcisku w materiale oraz długości strefy pęknięcia wzdłuż połączenia włókna z matrycą.