WPŁYW CIĘTYCH WŁÓKIEN WĘGLOWYCH NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE STOPU AlSi10Mg

Podobne dokumenty
WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW AlSi13Cu2- WŁÓKNA WĘGLOWE WYTWARZANYCH METODĄ ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 WYTWARZANYCH METODĄ SQUEEZE CASTING

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

BADANIE WYPEŁNIANIA WNĘKI FORMY CIŚNIENIOWEJ SUSPENSJĄ KOMPOZYTOWĄ

Rok akademicki: 2017/2018 Kod: NIM MM-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Materiałoznawstwo metali nieżelaznych

UDARNOŚC KOMPOZYTU AK11 CZĄSTKI SiC ODLEWANEGO CIŚNIENIOWO

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

A. PATEJUK 1 Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa ul. S. Kaliskiego 2, Warszawa

MODYFIKACJA SILUMINÓW AK7 i AK9. F. ROMANKIEWICZ 1 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

WPŁYW ALUMINIUM NA NIEKTÓRE WŁAŚCIWOŚCI I STRUKTURĘ STALIWA

KRYSTALIZACJA, STRUKTURA ORAZ WŁAŚCIWOŚCI TECHNOLOGICZNE STOPÓW I KOMPOZYTÓW ALUMINIOWYCH

Własności mechaniczne kompozytów odlewanych na osnowie stopu Al-Si zbrojonych fazami międzymetalicznymi

WPŁYW PARAMETRÓW ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO NA STRUKTURĘ i WŁAŚCIWOŚCI STOPU MAGNEZU AM50

FILTRACJA STOPU AlSi9Mg (AK9) M. DUDYK 1 Wydział Budowy Maszyn i Informatyki Akademia Techniczno - Humanistyczna ul. Willowa 2, Bielsko-Biała.

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

MODYFIKACJA STOPU AK64

ALUMINIOWE KOMPOZYTY Z HYBRYDOWYM UMOCNIENIEM FAZ MIĘDZYMETALICZNYCH I CERAMICZNYCH

WPŁYW MODYFIKACJI NA PRZEBIEG KRYSTALIZACJI, STRUKTURĘ I WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE BRĄZU CYNOWO-FOSFOROWEGO CuSn10P

Kompozyty. Czym jest kompozyt

BADANIE MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH NA OSNOWIE ALUMINIUM ZBROJONYCH CZĄSTKAMI SiO 2

OCENA STRUKTURY KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 ZBROJONYCH CIĘTYMI WŁÓKNAMI WĘGLOWYMI

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

CHARAKTERYSTYKA KOMPOZYTÓW Z UWZGLĘDNIENIEM M.IN. POZIOMU WSKAŹNIKÓW WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH, CENY.

MODYFIKACJA SILUMINU AK12. Ferdynand ROMANKIEWICZ Folitechnika Zielonogórska, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

MODYFIKACJA TYTANEM, BOREM I FOSFOREM SILUMINU AK20

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

EKOLOGICZNA MODYFIKACJA STOPU AlSi7Mg

WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTU ZAWIESINOWEGO AlSi11/CZĄSTKI 1H18N9T

MODYFIKACJA BRĄZU SPIŻOWEGO CuSn4Zn7Pb6

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

KRYSTALIZACJA I SKURCZ STOPU AK9 (AlSi9Mg) M. DUDYK 1, K. KOSIBOR 2 Akademia Techniczno Humanistyczna ul. Willowa 2, Bielsko Biała

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

Analiza wpływu nasycenia kształtek zbrojenia na wybrane właściwości otrzymanych metalowych odlewów kompozytowych

KRZEPNIĘCIE SUSPENSJI KOMPOZYTOWEJ AlMg10+SiC PODCZAS WYPEŁNIANIA WNĘKI FORMY

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE II Composite Materials II. forma studiów: studia stacjonarne. Liczba godzin/tydzień: 2W, 2L PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

WPŁYW WIRUJĄCEGO REWERSYJNEGO POLA MAGNETYCZNEGO NA SEGREGACJĘ W ODLEWACH WYKONANYCH ZE STOPU BAg-3

ZUśYCIE ŚCIERNE KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU CuPb30 ZBROJONYCH CZĄSTKAMI GRAFITU

43/59 WPL YW ZA W ARTOŚCI BIZMUTU I CERU PO MODYFIKACJI KOMPLEKSOWEJ NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE ŻELIW A NADEUTEKTYCZNEGO

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7

WPŁYW PRĘDKOŚCI KRYSTALIZACJI KIERUNKOWEJ NA ODLEGŁOŚĆ MIĘDZYPŁYTKOWĄ EUTEKTYKI W STOPIE Al-Ag-Cu

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA MIKROSTRUKTURĘ SILUMINÓW

BADANIA ŻELIWA Z GRAFITEM KULKOWYM PO DWUSTOPNIOWYM HARTOWANIU IZOTERMICZNYM Część II

KRYSTALIZACJA KOMPOZYTÓW ALUMINIOWYCH ZBROJONYCH SiC

WYSOKOWYTRZYMAŁ Y SILUMIN CYNKOWO-MIEDZIOWY

WPŁYW TEMPERATURY WYGRZEWANIA NA UDZIAŁ FAZ PIERWOTNYCH W STRUKTURZE ŻAROWYTRZYMAŁEGO ODLEWNICZEGO STOPU KOBALTU

WPŁYW WANADU I MOLIBDENU ORAZ OBRÓBKI CIEPLNEJ STALIWA Mn-Ni DLA UZYSKANIA GRANICY PLASTYCZNOŚCI POWYŻEJ 850 MPa

STRUKTURA GEOMETRYCZNA POWIERZCHNI KOMPOZYTÓW ODLEWNICZYCH TYPU FeAl-Al 2 O 3 PO PRÓBACH TARCIA

OCENA POWTARZALNOŚCI PRODUKCJI ŻELIWA SFERO- IDALNEGO W WARUNKACH WYBRANEJ ODLEWNI

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE ŻELIWA SFEROIDALNEGO OBRABIANEGO RÓŻNYMI MODYFIKATORAMI

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

WPŁYW DOMIESZKI CYNKU NA WŁAŚCIWOŚCI SILUMINU EUTEKTYCZNEGO. A. PATEJUK Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa

ANALIZA PROCESU ODLEWANIA POD NISKIM CIŚNIENIEM KÓŁ SAMOCHODOWYCH ZE STOPÓW Al-Si

MODYFIKACJA STOPU Al-Si12 PROSZKIEM ZE STOPU Al-Si12

WPŁYW WARUNKÓW UTWARDZANIA I GRUBOŚCI UTWARDZONEJ WARSTEWKI NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE ŻYWICY SYNTETYCZNEJ

SZACOWANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK9 NA PODSTAWIE METODY ATND

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTUR I MORFOLOGI PRZEŁOMÓW SILUMINU AK64

IDENTYFIKACJA FAZ W MODYFIKOWANYCH CYRKONEM ŻAROWYTRZYMAŁYCH ODLEWNICZYCH STOPACH KOBALTU METODĄ DEBYEA-SCHERRERA

WSKAŹNIK JAKOŚCI ODLEWÓW ZE STOPU Al-Si

MIKROSTRUKTURA ODLEWNICZYCH STOPÓW MAGNEZU WZMACNIANYCH CZĄSTKAMI AL 2 O 3

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

OBRÓBKA CIEPLNO-PLASTYCZNA ŻELIWA SFEROIDALNEGO

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE SILUMINU AlSi17Cu3Mg

WPŁYW OBCIĄŻEŃ ZMĘCZENIOWYCH NA WYSTĘPOWANIE ODMIAN POLIMORFICZNYCH PA6 Z WŁÓKNEM SZKLANYM

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

WŁAŚCIWOŚCI ODLEWNICZE ZAWIESIN KOMPOZYTOWYCH AlSi-SiC

ODDZIAŁYWANIE ZASYPKI IZOLACYJNEJ NA STRUKTURĘ I WŁAŚCIWOŚCI PRÓBEK PRZYLANYCH DO WLEWNIC. B. DUDZIK 1 KRAKODLEW S.A., ul. Ujastek 1, Kraków

OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ SILUMINU ALSi17

Raport z badań betonu zbrojonego włóknami pochodzącymi z recyklingu opon

ZMIANA WYBRANYCH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK9 PO OBRÓBCE METALOTERMICZNEJ

KRYSTALIZACJA KOMPOZYTÓW ALUMINIOWYCH

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

KOMPOZYTY O OSNOWIE METALOWEJ ZAWIERAJĄCE CZĄSTKI WĘGLA SZKLISTEGO WYKORZYSTANE DO PRACY W WARUNKACH TARCIA

WPŁYW MIESZANKI EGZOTERMICZNEJ NA BAZIE Na 2 B 4 O 7 I NaNO 3 NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE STOPU AlSi7Mg

Struktura kompozytów Al-CF wytwarzanych metodami infiltracji

22/42 MORFOLOGIA STRUKTURY KOMPOZYTU STOP AK20- GRAFIT NATURALNY STRESZCZENIE. l. WSTĘP

OBRÓBKA CIEPLNA STOPOWYCH KOMPOZYTÓW POWIERZCHNIOWYCH

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY PODEUTEKTYCZNYCH STOPÓW UKŁADU Al-Si

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

OCENA EFEKTU UMOCNIENIA UZYSKIWANEGO W WYNIKU ODDZIAŁYWANIA CIŚNIENIA NA KRZEPNĄCY ODLEW

MATERIAŁOZNAWSTWO. dr hab. inż. Joanna Hucińska Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 128 (budynek Żelbetu )

TEMPERATURY KRYSTALIZACJI ŻELIWA CHROMOWEGO W FUNKCJI SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA ODLEWU

WPŁYW MAGNEZU I BIZMUTU NA MODYFIKACJĘ STOPU AlSi7 DODATKIEM AlSr10

PL B1. Sposób wytwarzania kompozytów gradientowych na osnowie metalowej poprzez odlewanie w polu elektromagnetycznym

KINETYKA ROZPUSZCZANIA WARSTWY NIKLU POKRYWAJĄCEJ WŁÓKNA WĘGLOWE W CIEKŁYM STOPIE AlSi

MOŻLIWOŚCI WYSTĄPIENIA WAD ODLEWÓW Z METALOWYCH KOMPOZYTÓW W OBSZARZE POŁĄCZENIA METAL OSNOWY-ZBROJENIE. K. GAWDZIŃSKA 1 Akademia Morska w Szczecinie

WPŁYW SZYBKOŚCI WYPEŁNIANIA WNĘKI FORMY NA STRUKTURĘ ŻELIWA CHROMOWEGO

BADANIE I ANALIZA METODĄ LOGIKI ROZMYTEJ PARAMETRÓW PROCESU MIESZANIA POD KĄTEM POPRAWY WŁASNOŚCI KOMPOZYTÓW OTRZYMANYCH Z PROSZKÓW

INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

TECHNOLOGICZNE ASPEKTY STREFY PRZEWILŻONEJ W IŁOWYCH MASACH FORMIERS KICH

WPŁYW WIELKOŚCI I UDZIAŁU ZBROJENIA NA WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTÓW AK12-WĘGIEL SZKLISTY

Transkrypt:

Kompozyty 9: 4 (29) 317-321 Małgorzata Łągiewka*, Zbigniew Konopka, Andrzej Zyska, Maciej Nadolski Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Katedra Odlewnictwa al. Armii Krajowej 19, 42-2 Częstochowa, Poland * Corresponding author. E-mail: cis@wip.pcz.pl Otrzymano (Received) 1.2.29 WPŁYW CIĘTYCH WŁÓKIEN WĘGLOWYCH NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE STOPU AlSi1Mg Przedstawiono wyniki badań własności mechanicznych kompozytów na osnowie stopu AlSi1Mg z ciętymi włóknami węglowymi o długości 4 mm i średnicy 7 m przy udziale objętościowym wynoszącym 5 i 1%. 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 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 ch grawitacyjnie w porównaniu z próbkami mi. Natomiast struktura osnowy była bardziej rozdrobniona w kompozytach ch w stanie ciekło-stałym w porównaniu z kompozytami mi grawitacyjnie. Po przeprowadzeniu badań mechanicznych stwierdzono wzrost właściwości wytrzymałościowych oraz spadek wydłużenia kompozytów w porównaniu z właściwościami stopu osnowy zarówno w przypadku próbek ch, jak i ch grawitacyjnie. Porównując własności mechaniczne próbek ch i ch, zaobserwowano korzystniejsze zmiany właściwości w odlewach ch w stanie ciekło-stałym w porównaniu do kompozytów ch grawitacyjnie. Stwierdzono również, że dodatek 5% włókien węglowych spowodował największą poprawę własności mechanicznych badanych materiałów. Dodatek 1% włókien węglowych również spowodował poprawę własności mechanicznych w porównaniu z nieuzbrojoną osnową, jednak nie tak znaczną jak w przypadku dodatku 5% ciętych włókien węglowych. Słowa kluczowe: stopy aluminium, kompozyty metalowe, włókna węglowe, własności mechaniczne THE INFLUENCE OF CHOPPED CARBON FIBRE ON MECHANICAL PROPERTIES OF AlSi1Mg ALLOY MATRIX COMPOSITE The work presents a comparison of results concerning mechanical properties of AlSi1Mg alloy matrix composites reinforced with chopped carbon fibre of 4 mm length and 7 μm diameter, added in amount of 5 or 1 volume percent. First series of samples have been produced by gravity 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 MPa. Specimens cut out of the achieved s 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 s as compared with squeezed samples, whereas the matrix structure has been better refined in 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 s, produced by both gravity and squeeze technologies, as compared with pure matrix alloy s. 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 1% 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. Keywords: aluminium alloys, metal composites, carbon fibre, mechanical properties

318 M. Łągiewka, Z. Konopka, A. Zyska, M. Nadolski WPROWADZENIE Materiały kompozytowe o osnowie metalowej wzmacniane nieciągłymi włóknami stanowią grupę materiałów, których własności są połączeniem własności osnowy i włókien wzmacniających, ale ze względu na przypadkowe rozmieszczenie i orientację zbrojenia nie można obliczyć właściwości mechanicznych z prawa mieszanin [1, 2]. Znane pozytywne rezultaty umacniania polimerów i ceramiki ciętymi włóknami są wykorzystywane także w badaniach kompozytów metalowych, które mogą spełniać oczekiwania konstruktorów i projektantów niemożliwe do uzyskania w materiałach tradycyjnych. Kompozyty metalowe stanowią najbardziej rozwijającą się grupę materiałów, która cieszy się ogromnym zainteresowaniem wśród specjalistów wszystkich branż. Kompozyty na osnowach metalowych z włóknami ciętymi wytwarza się metodą metalurgii proszków, infiltracji preform ciekłymi metalami i odlewaniem zawiesinowym. W procesach wytwarzania elementów ze stopów oraz kompozytów wykorzystujących ciekły metal rozwinęły się dynamicznie takie technologie odlewnicze, jak: odlewanie grawitacyjne, ciśnieniowe, odśrodkowe, a także prasowanie odlewów w stanie ciekło-stałym [3-5]. Obecność wysokowytrzymałych ciętych włókien ceramicznych w kompozycie zmienia stan naprężenia i odkształcenia szczególnie w procesie pękania materiału, tworząc rozwiniętą powierzchnię przełomu, co znacznie zwiększa pracę zniszczenia [6, 7]. Włókna cięte rozmieszczone w sposób przypadkowy nie umacniają materiału tak skutecznie, jak ułożone równolegle włókna ciągłe, które można tak zorientować, aby otrzymać maksymalnie dużą wytrzymałość, ale właśnie skuteczniej zwiększają odporność na pękanie kompozytu. Przecięcie krótkich włókien nie powoduje degradacji własności mechanicznych materiału kompozytowego, więc możliwe jest stosowanie procesów obróbki ubytkowej półproduktów oraz produktów o ostatecznych kształtach wytworzonych z tych materiałów, takich jak: wiercenie, frezowanie czy szlifowanie bez ryzyka osłabiania przekroju [1]. Własności mechaniczne kompozytów włóknistych zależą nie tylko od własności samych włókien, ale przede wszystkim od tego, w jakim stopniu obciążenie jest przekazywane z osnowy do włókien. Kompozyty ulegają zniszczeniu dopiero wówczas, gdy duża liczba sąsiednich włókien pęknie i powstanie skupisko pękniętych włókien o krytycznej wielkości. Szczególnie w przypadku włókien ciętych o dużej wytrzymałości i ciągliwej osnowie bardzo ważne jest to, aby granica między włóknami a osnową była wystarczająco mocna do przekazywania obciążenia od jednej do drugiej fazy [2, 8]. Pierwotny stan naprężeń w odlewach kompozytowych jest w dużej mierze wynikiem stosowanej technologii, a szczególne znaczenie ma tutaj metoda prasowania (squeeze ). Metoda ta jest jedną z najnowszych metod wytwarzania kompozytów z włóknem krótkim. W technologii tej metal w stanie ciekło-stałym wprowadza się do podgrzanej formy, a następnie mechanicznie wywiera ciśnienie na metal za pomocą tłoka prasującego, a uzyskiwane wartości ciśnień mieszczą się zwykle w zakresie MPa [9]. Wysokie wartości ciśnień stosowane w tej metodzie i szybkie stygnięcie zmniejszają porowatość odlewów, rozdrabniają strukturę osnowy, a tym samym podwyższają właściwościach mechaniczne kompozytu [6, 1, 11]. Dodatkowo produkcja cechuje się wysoką efektywnością ekonomiczną, z możliwością pełnej automatyzacji, przydatną zwłaszcza w produkcji wielkoseryjnej. Metodę prasowania w technologii kompozytów wykorzystuje się powszechnie do procesu nasycania ciekłym stopem preform umieszczanych w formie i stanowiących umocnienie kompozytu [4]. METODYKA I WYNIKI BADAŃ Wytworzono kompozyty na osnowie stopu AlSi1Mg zbrojonego ciętymi włóknami węglowymi o długości 4 mm i średnicy 7 m przy udziale objętościowym wynoszącym 5 i 1%, wytworzonych metodą odlewania grawitacyjnego zawiesiny kompozytowej oraz metodą prasowania w stanie ciekło-stałym. Zawiesinę kompozytową sporządzono metodą mieszania. W tym celu ciekły stop topiono w piecu indukcyjnym tyglowym i przegrzewano do temperatury 93 K, a następnie za pomocą rynny dozującej wprowadzono cięte włókna węglowe (WW) bez żadnej preparacji ich powierzchni. Zawiesinę odlewano grawitacyjnie do formy metalowej w kształcie pręta ø15 mm, a pozostałą porcję zawiesiny schładzano do stanu ciekło-stałego i prasowano w formie prostopadłościennej o wymiarach xx15 mm. Prasowanie wykonywano na prasie hydraulicznej PHM - 2c pod ciśnieniem MPa, a próbki przetrzymywano pod zadanym ciśnieniem przez 2 s. Z odlewów wycięto próbki w celu badania następujących właściwości mechanicznych: granica plastyczności R 2, wytrzymałość na rozciąganie R m, moduł sprężystości E oraz wydłużenie względne A 5. Wszystkie pomiary wykonano w próbie rozciągania na zrywarce Zwick 1488. Wykonano trzy równoległe pomiary dla każdego rodzaju kompozytu i porównawczo dla stopu osnowy. Z wytworzonych odlewów wycięto również próbki do obserwacji mikrostruktury badanych kompozytów. Na rysunkach 1 i 2 przedstawiono strukturę kompozytu zawierającego 5 i 1% WW odlewanego grawitacyjnie. Na rysunkach 3 i 4 przedstawiono strukturę kompozytu zawierającego 5 i 1% WW prasowanego w stanie ciekło- -stałym. Na rysunku 5 przedstawiono strukturę osnowy kompozytu w odlewie grawitacyjnym, a na rysunku 6 w odlewie m.

Wpływ ciętych włókien węglowych na właściwości mechaniczne kompozytu na osnowie stopu AlSi1Mg 319 Rys. 1. Mikrostruktura kompozytu AlSi1Mg 5% WW, odlew grawitacyjny Fig. 1. Microstructure of AlSi1Mg - 5% carbon fibre composite, gravity Rys. 4. Mikrostruktura kompozytu AlSi1Mg z 1% WW, odlew Fig. 4. Microstructure of AlSi1Mg - 1% carbon fibre composite, squeezed Rys. 2. Mikrostruktura kompozytu AlSi1Mg z 1% WW, odlew grawitacyjny Fig. 2. Microstructure of AlSi1Mg - 1% carbon fibre composite, gravity Rys. 5. Mikrostruktura stopu AlSi1Mg, odlew grawitacyjny Fig. 5. Microstructure of AlSi1Mg alloy, gravity Rys. 6. Mikrostruktura kompozytu AlSi1Mg odlew Fig. 6. Microstructure of AlSi1Mg alloy, squeezed Rys. 3. Mikrostruktura kompozytu AlSi1Mg 5% WW, odlew Fig. 3. Microstructure of AlSi1Mg - 5% carbon fibre composite, squeezed Analizując struktury badanych kompozytów, należy stwierdzić, że bardziej równomiernym rozmieszczeniem ciętych włókien charakteryzują się kompozyty odlewane

E [GPa] R,2 [MPa] R m [MPa] 32 M. Łągiewka, Z. Konopka, A. Zyska, M. Nadolski grawitacyjnie w porównaniu z kompozytami mi w stanie ciekło-stałym. Zaobserwowano liczne skupiska włókien węglowych w próbkach ch zarówno dla kompozytu zawierającego 5, jak i 1% włókien węglowych. Metoda squeeze powoduje korzystne zmiany struktury stopu osnowy. W badanych próbkach uzyskano bardziej rozdrobnioną strukturę stopu prasowanego w porównaniu ze stopem m grawitacyjnie. Rozdrobienie struktury w próbkach ch jest spowodowane zarówno ciśnieniem zewnętrznym działającym na próbkę, jak i krótszym czasem krzepnięcia próbek wykonanych metodą squeeze w porównaniu z odlewami wykonanymi metodą tradycyjną. W tabeli 1 przedstawiono średnie arytmetyczne z trzech pomiarów wytrzymałości na rozciąganie, granicy plastyczności, modułu Younga oraz wydłużenia dla badanych kompozytów i stopu osnowy ch grawitacyjnie. W tabeli 2 zaprezentowano średnie arytmetyczne z trzech pomiarów własności mechanicznych badanych materiałów wykonanych metodą squeeze. wzrosły nawet o ok. 45%. Świadczy to o bardzo korzystnym wpływie włókien węglowych na osnowę stopu AlSi1Mg. 3 3 2 2 233 AlSi1Mg 24 AlSi1Mg 234 AlSi1Mg +1%WW 257 31 AlSi1Mg AlSi1Mg Rys. 7. Wytrzymałość na rozciąganie badanych materiałów Fig. 7. Tensile strenght of examined materials 272 AlSi1Mg +1%WW TABELA 1. Właściwości mechaniczne stopu AlSi1Mg i kompozytów ch grawitacyjnie TABLE 1. Mechanical properties of AlSi1Mg alloy and gravity cast composites Badana własność AlSi1Mg Odlewy grawitacyjne AlSi1Mg + 5% WW AlSi1Mg + 1% WW 2 1 125 144 171 163 153 193 169 R m, MPa 233 24 234 R,2, MPa 144 171 163 E, GPa 111 19 A 5, % 1,14 1,4,98 25 TABELA 2. Właściwości mechaniczne stopu AlSi1Mg i kompozytów ch w stanie ciekło-stałym TABLE 2. Mechanical properties of AlSi1Mg alloy and squeezed composites Badana własność AlSi1Mg Odlewy prasowane AlSi1Mg + 5% WW AlSi1Mg + 1% WW R m, MPa 257 31 272 R,2, MPa 153 193 169 E, GPa 81 144 128 A 5, % 1,91 1,38 1,23 Na rysunkach 7-1 przedstawiono graficznie wyniki badań własności mechanicznych kompozytów i stopu osnowy. Z przeprowadzonych badań wynika, że granica plastyczności R 2, wytrzymałość na rozciąganie R m oraz moduł sprężystości E wykazują najlepsze wartości dla kompozytu prasowanego w stanie ciekło-stałym przy 5% udziale włókien węglowych. Dwie pierwsze własności w porównaniu do czystego stopu AlSi1Mg polepszyły się średnio o ok. 2%, a wartości modułu sprężystości AlSi1Mg AlSi1Mg AlSi1Mg +1%WW AlSi1Mg AlSi1Mg Rys. 8. Granica plastyczności badanych materiałów Fig. 8. Yield stress of examined materials 125 25 AlSi1Mg 111 AlSi1Mg 19 AlSi1Mg +1%WW Rys. 9. Moduł Younga badanych materiałów Fig. 9. Young s modulus of examined materials 81 144 AlSi1Mg AlSi1Mg AlSi1Mg +1%WW 128 AlSi1Mg +1%WW

A 5 [%] Wpływ ciętych włókien węglowych na właściwości mechaniczne kompozytu na osnowie stopu AlSi1Mg 321 2 1.5 1 1.14 1.4.98 1.91 1.38 1.23 można stwierdzić, że metoda squeeze daje zadowalające wyniki i jest aktualnie jedną z wiodących i najbardziej perspektywicznych technologii wytwarzania ch materiałów kompozytowych. Wprowadzenie do stopu AlSi1Mg nawet niewielkiej ilości włókien węglowych spowodowało znaczną poprawę wytrzymałości na rozciąganie, zwiększenie granicy plastyczności oraz modułu Younga..5 AlSi1Mg AlSi1Mg AlSi1Mg +1%WW Rys. 1. Wydłużenie badanych materiałów Fig. 1. Unit elongation of examined materials AlSi1Mg AlSi1Mg AlSi1Mg +1%WW Wyniki badań wydłużenia względnego wykazały, że zwiększenie zawartości włókna w kompozycie powoduje obniżenie wartości tej własności o około 4%. Dla kompozytów zawierających 1% włókien zaobserwowano podobne zależności, kompozyty te charakteryzowały się niższymi wartościami zarówno granicy plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie, modułu Younga, jak i wydłużenia w porównaniu z kompozytami zawierającymi 5% WW. PODSUMOWANIE Z przedstawionych badań wynika, że korzystniejszą od odlewania grawitacyjnego jest technologia wytwarzania kompozytów z krótkim włóknem węglowym poprzez prasowanie w stanie ciekło-stałym. Każda z badanych własności (z wyjątkiem wydłużenia) wykazała zdecydowanie wyższe wartości w przypadku próbek ch w porównaniu z próbkami mi grawitacyjnie mimo tego, iż włókna węglowe były bardziej równomiernie rozmieszczone w przypadków odlewów grawitacyjnych. Ciśnienie prasowania ma pozytywny wpływ na jakość odlewów, przede wszystkim eliminuje występowanie porowatości i innych nieciągłości struktury. Większa szybkość krzepnięcia powoduje przede wszystkim rozdrobnienie struktury materiału osnowy, co w konsekwencji prowadzi do polepszenia własności mechanicznych badanych materiałów. Analizując otrzymane wyniki, LITERATURA [1] Dobrzański L.A., Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwie, Materiały użytkowe, projektowanie i modelowanie, WNT, Warszawa 23. [2] Dobrzański L.A., Metalowe materiały inżynierskie, WNT, Warszawa 24. [3] Zyska A., Konopka Z., Łągiewka M., Nadolski M., The Influence of Squeeze Casting Parameters on the Mechanical Properties of AIZn5Mg Alloy, Archives of Foundry Engineering 28, 8 Spec. Issue 1, 347-3. [4] Zyska A., Konopka Z., Łągiewka M., The Solidification of Squeeze Cast AlCu4Ti Alloy, Archives of Foundry Engineering 27, 7, 4, 193-196. [5] Zyska A., Konopka Z., Łągiewka M., Właściwości mechaniczne stopu AlCu4 prasowanego w stanie ciekłym, Nowe technologie i osiągnięcia w metalurgii i inżynierii materiałowej, Materiały VIII Międzynarodowej Konferencji Naukowej, T. 2, Częstochowa 27, 731-734. [6] Konopka Z., Chmielowiec P., Zyska A., Łągiewka M., Balawejder R., Fracture Toughness Examination of the Aluminium Matrix Composite Reinforced with Chopped Carbon Fibres, Archiwum Odlewnictwa 26, 6, 18(1/2), 279-284. [7] Konopka Z., Zyska A., Łągiewka M., Bober A., Nocuń S., The Effect of the Ni Coating of Carbon Fibres on their Bonding with AlSi13Cu2 Matrix in Pressure die Cast Composites, COMMENT'25, Worldwide Congress on Materials and Manufacturing Engineering and Technology, Gliwice - Wisła 25, 19 (abstract+pełny tekst na CD-ROM, 69-72). [8] Boczkowska A., Kapuściński J., Lindemann Z., Kompozyty, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 23. [9] Nowacki J., Materiały kompozytowe, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 1993. [1] Konopka Z., Cisowska M., Analiza rozmieszczenia włókien węglowych w kompozycie na osnowie stopu AK7 wykonanego metodą Squeeze Casting, Archiwum Odlewnictwa 22, 2, 4, 384-389. [11] Konopka Z., Bober A., Odporność na pękanie ch kompozytów AK7 - krótkie włókna węglowe, V Międzynarodowa Sesja Naukowa Nowe technologie i osiągnięcia w metalurgii i inżynierii materiałowej, Częstochowa 24, Cz. 2, 622-625.