MORFOLOGIA I SEGREGACJA FAZY WZMACNIAJĄCEJ W ODLEWANYM KOMPOZYCIE AlSi-CrFeC

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

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

ALUMINIOWE KOMPOZYTY Z HYBRYDOWYM UMOCNIENIEM FAZ MIĘDZYMETALICZNYCH I CERAMICZNYCH

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 WYTWARZANYCH METODĄ SQUEEZE CASTING

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW AlSi13Cu2- WŁÓKNA WĘGLOWE WYTWARZANYCH METODĄ ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

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

ZASTOSOWANIE ZŁOŻONYCH TLENKÓW DO WYTWARZANIA DYSPERSYJNYCH FAZ ZBROJĄCYCH W STOPACH ALUMINIUM

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

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

ANALIZA PROCESU KRZEPNIĘCIA KOMPOZYTU HETEROFAZOWEGO

ANALIZA KRYSTALIZACJI STOPU AlMg (AG 51) METODĄ ATND

WPŁYW GRUBOŚCI ŚCIANKI ODLEWU NA MORFOLOGIĘ WĘGLIKÓW W STOPIE WYSOKOCHROMOWYM

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

SEGREGATION REINFORCED PHASE IN AlSi/CrxCy COMPOSITE PRODUCED UNDER ELECTROMAGNETIC FIELD

SZACOWANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK9 NA PODSTAWIE METODY ATND

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY PODEUTEKTYCZNYCH STOPÓW UKŁADU Al-Si

KRYSTALIZACJA, STRUKTURA ORAZ WŁAŚCIWOŚCI TECHNOLOGICZNE STOPÓW I KOMPOZYTÓW ALUMINIOWYCH

WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTU ZAWIESINOWEGO AlSi11/CZĄSTKI 1H18N9T

WPŁYW SZYBKOŚCI WYPEŁNIANIA WNĘKI FORMY NA STRUKTURĘ ŻELIWA CHROMOWEGO

CHARAKTERYSTYKA KRZEPNIĘCIA KOMPOZYTÓW O OSNOWIE ALUMINIUM ZBROJONYCH CZĄSTKAMI CERAMICZNYMI

ZMIANY STRUKTURALNE WYSTĘPUJĄCE PODCZAS WYTWARZANIA KOMPOZYTÓW GRE3 - SiC P

BADANIA DYFRAKCYJNE WARSTWY ALFINOWANEJ NA STOPACH ŻELAZA

OTRZYMYWANIE KOMPOZYTÓW METALOWO-CERAMICZNYCH METODAMI PLAZMOWYMI

BADANIE MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH NA OSNOWIE ALUMINIUM ZBROJONYCH CZĄSTKAMI SiO 2

ZMIANY MIKROSTRUKTURY I WYDZIELEŃ WĘGLIKÓW W STALIWIE Cr-Ni PO DŁUGOTRWAŁEJ EKSPLOATACJI

WYKORZYSTANIE METODY ZAWIESINOWEJ W PROCESIE WYTWARZANIA KOMPOZYTÓW IN SITU W UKŁADZIE ALUMINIUM TLENEK ŻELAZO-TYTANU

WPŁYW WARUNKÓW PRZESYCANIA I STARZENIA STOPU C355 NA ZMIANY JEGO TWARDOŚCI

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

ZMIANY W ROZKŁADZIE MIEDZI JAKO PRZYCZYNA PRZEMIANY STRUKTURY W ODLEWACH WYKONYWANYCH W POLU MAGNETYCZNYM

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

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

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

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

MODYFIKACJA STOPU AK64

PARAMETRY STEREOLOGICZNE WĘGLIKÓW W ŻELIWIE CHROMOWYM W STANIE SUROWYM I AUSTENITYZOWANYM

WYTWARZANIE ODLEWÓW KOMPOZYTOWYCH METODĄ PNEUMATYCZNEGO OSADZANIAANIA ELEMENTÓW ZBROJĄCYCH W OSNOWIE KOMPOZYTU

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7

OCENA JAKOŚCI ŻELIWA SFEROIDALNEGO METODĄ ATD

KRZEPNIĘCIE I SKURCZ LINIOWY KOMPOZYTU NA OSNOWIE STOPU AK12 ZBROJONEGO CZĄSTKAMI Al 2 O 3 I SiC

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

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

STRUKTURA ŻELIWA EN-GJS W ZALEŻNOŚCI OD MATERIAŁÓW WSADOWYCH

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

GEOMETRIA NADTOPIEŃ I STRUKTURA USZLACHETNIONYCH POWIERZCHNIOWO ODLEWÓW Z NADEUTEKTYCZNEGO STOPU Al-Si

WPŁYW SKŁADU CHEMICZNEGO ŻELIWA CHROMOWEGO NA ROZKŁAD WIELKOŚCI WĘGLIKÓW

Tytuł pracy w języku angielskim: Microstructural characterization of Ag/X/Ag (X = Sn, In) joints obtained as the effect of diffusion soledering.

OBRÓBKA CIEPLNA STOPOWYCH KOMPOZYTÓW POWIERZCHNIOWYCH

OPIS METODY WPROWADZANIA I OSADZANIA ELEMENTÓW ZBROJĄCYCH DO OSNOWY TECHNICZNIE UŻYTECZNYCH ODLEWÓW KOMPOZYTOWYCH

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

WPŁYW WIELKOŚCI WYDZIELEŃ GRAFITU NA WYTRZYMAŁOŚĆ ŻELIWA SFEROIDALNEGO NA ROZCIĄGANIE

MODYFIKACJA TYTANEM, BOREM I FOSFOREM SILUMINU AK20

WPŁYW WĘGLA I CHROMU NA ILOŚĆ FAZY WĘGLIKOWEJ W ŻELIWIE CHROMOWYM

OCENA STRUKTURY KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 ZBROJONYCH CIĘTYMI WŁÓKNAMI WĘGLOWYMI

WPŁYW PARAMETRÓW ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO NA STRUKTURĘ i WŁAŚCIWOŚCI STOPU MAGNEZU AM50

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA MIKROSTRUKTURĘ SILUMINÓW

MODYFIKACJA BRĄZU SPIŻOWEGO CuSn4Zn7Pb6

KRYSTALIZACJA I MIKROSTRUKTURA BRĄZU CuAl10Fe5Ni5 PO RAFINACJI

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA TRANSACTIONS OF FOUNDRY RESEARCH INSTITUTE

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

WARSTWY WĘGLIKOWE WYTWARZANE W PROCESIE CHROMOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA POWIERZCHNI STALI POKRYTEJ STOPAMI NIKLU Z PIERWIASTKAMI WĘGLIKOTWÓRCZYMI

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

WPŁYW WYBRANYCH CZYNNIKÓW TECHNOLOGICZNYCH NA STOPIEŃ ZAGAZOWANIA SILUMINÓW

ANALIZA RUCHU CIEPŁA W MIKROOBSZARZE KOMPOZYTU ZBROJONEGO CZĄSTKAMI SiC

BADANIA ŻELIWA CHROMOWEGO NA DYLATOMETRZE ODLEWNICZYM DO-01/P.Śl.

STRUKTURA STREFOWA KOMPOZYTÓW AK12-Al2O3 I AK12-SiC KSZTAŁTOWANA W PROCESIE ODLEWANIA ODŚRODKOWEGO

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

REJESTRACJA PROCESÓW KRYSTALIZACJI METODĄ ATD-AED I ICH ANALIZA METALOGRAFICZNA

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK9

INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

OKREŚLENIE TEMPERATURY I ENTALPII PRZEMIAN FAZOWYCH W STOPACH Al-Si

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

KOMPOZYTY Z METALICZNĄ OSNOWĄ I DYSPERSYJNYM WZMOCNIENIEM WYTWARZANE W POŁĄCZONYCH PROCESACH IN I EX SITU

ĆWICZENIE Nr 2/N. 9. Stopy aluminium z litem: budowa strukturalna, właściwości, zastosowania.

ATLAS STRUKTUR. Ćwiczenie nr 25 Struktura i właściwości materiałów kompozytowych

KOMPOZYTOWE WARSTWY STOPOWE C Cr Mn NA ODLEWACH STALIWNYCH. Katedra Odlewnictwa Wydziału Mechanicznego Technologicznego Politechniki Śląskiej 2

KRYSTALIZACJA KOMPOZYTÓW ALUMINIOWYCH ZBROJONYCH SiC

WADY ZBROJENIA W ODLEWANYCH METALOWYCH MATERIAŁACH KOMPOZYTOWYCH

STRUKTURA ODLEWÓW KOMPOZYTOWYCH STOP AlMg10 - CZĄSTKI SiC

ZUŻYCIE ŚCIERNE STOPU AK7 PO OBRÓBCE MODYFIKATOREM HOMOGENICZNYM

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

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

WYSOKOWYTRZYMAŁ Y SILUMIN CYNKOWO-MIEDZIOWY

WYTWARZANIE I KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY KOMPOZYTOWYCH ODLEWÓW ALUMINIOWYCH O ZAŁOŻONYM ROZMIESZCZENIU ZBROJENIA

ODLEWANE KOMPOZYTY ALUMINIOWE Z FAZAMI AZOTKOWYMI

PRÓBA OCENY KRZEPNIĘCIA KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg/SiC+C gr

WYKRESY FAZOWE ŻELIWA CHROMOWEGO Z DODATKAMI Ni, Mo, V i B W ZAKRESIE KRZEPNIĘCIA

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

KRZEPNIĘCIE SUSPENSJI KOMPOZYTOWEJ AlMg10+SiC PODCZAS WYPEŁNIANIA WNĘKI FORMY

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY STOPÓW Al-Si

MECHANIKA KOROZJI DWUFAZOWEGO STOPU TYTANU W ŚRODOWISKU HCl. CORROSION OF TWO PHASE TI ALLOY IN HCl ENVIRONMENT

WPŁYW RODZAJU MASY OSŁANIAJĄCEJ NA STRUKTURĘ, WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I ODLEWNICZE STOPU Remanium CSe

ODLEWNICZY STOP MAGNEZU ELEKTRON 21 STRUKTURA I WŁAŚCIWOŚCI W STANIE LANYM

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

SILUMIN OKOŁOEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

MIKROSTRUKTURA ODLEWNICZYCH STOPÓW MAGNEZU WZMACNIANYCH CZĄSTKAMI AL 2 O 3

ZMĘCZENIE CIEPLNE STALIWA CHROMOWEGO I CHROMOWO-NIKLOWEGO

WyŜsza Szkoła InŜynierii Dentystycznej im. prof. Meissnera

Transkrypt:

Kompozyty 0: (00) 00-05 Anna Dulęba*, Mirosław Cholewa Politechnika Śląska, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Katedra Odlewnictwa, ul. Towarowa 7, 44-00 Gliwice, Poland * Corresponding author. E-mail: Anna.Duleba@polsl.pl Otrzymano (Received).0.00 MORFOLOGIA I SEGREGACJA FAZY WZMACNIAJĄCEJ W ODLEWANYM KOMPOZYCIE AlSi-CrFeC W pracy przedstawiono technologiczną i materiałową koncepcję wytwarzania kompozytów. Osnowę stanowił stop AlSiCuFe, do którego wprowadzono cząstki CrFe6C9. Kompozyty zostały wytworzone w technice ex situ poprzez wprowadzenie cząstek do ciekłego stopu aluminium w piecu indukcyjnym i mieszanie zawiesiny kompozytowej w tyglu. Udział wagowy cząstek wynosił 0%, a czas mieszania 90 s. Wytworzoną zawiesinę kompozytową zalewano do form skorupowych. Proces kształtowania struktury podczas krzepnięcia odlewu kompozytowego jest zaleŝny od wielu czynników, m.in. od wielkości i udziału objętościowego faz wzmacniających, a takŝe od rodzaju i własności uŝytego wzmocnienia. Dlatego własności kompozytów mogą być kontrolowane poprzez zmianę typu, zawartości czy wielkości cząstek wzmacniających. Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu wielkości wprowadzanych cząstek CrFeC na rozmieszczenie fazy węglikowej w osnowie kompozytu. Analizowano segregację grawitacyjną. Koncepcję technologiczną przeprowadzonych badań oparto na załoŝeniu, Ŝe chromowa osnowa wprowadzanych do stopu aluminium cząstek CrFeC ulegnie rozpuszczeniu, a powstałe fazy węglikowe stanowić będą rzeczywiste wzmocnienie kompozytu. Przeprowadzono badania struktury kompozytów, które obejmowały: ocenę udziału objętościowego fazy wzmacniającej, obserwacje zgładów na mikroskopie optycznym i skaningowym. Dokonano ilościowej analizy rozmieszczenia fazy wzmacniającej. Ilościową analizę fazową wykonano metodami dyfrakcji promieni rentgenowskich na dyfraktometrze. Do identyfikacji faz zastosowano analizę punktową. Słowa kluczowe: kompozyt, dyspersja, fazy wzmacniające, struktura MORPHOLOGY AND SEGREGATION REINFORCED PHASE IN AlSi-CrFeC COMPOSITE CAST In this paper technological and material conception of composites manufacturing was shown. As the matrix of composites used the aluminium alloy with silicon AlSiCuFe. As the reinforcing particles used CrFe6C9. Composites was produced in ex situ technique through the pour participles (0%) into liquid aluminium matrix in inductive furnace and stirring composite suspension in the crucible. The time of stirring was 90 s. The composite suspension was cast into the shell moulds. The process of forming the structure in the time of solidification of the composite cast is depending of many factors, first of all on the size and volume fraction of the reinforcing phases as well as on the kind and the properties of the using reinforcement. Therefore the properties of composites can be controlled through changes in the type, content and dimension of reinforcing particles. The purpose to this investigation was definition influence to particles dimension CrFeC into distribution of reinforcing carbide phase in the matrix composites. Segregation by gravity was investigated. Technological conception of investigations was based on assumption that chromic matrix of CrFeC participles become dissolve in aluminium composite matrix, and carbide phases were became real reinforcement of composite. The investigation of composite structure was executed. The examination of composites structure included: estimation of reinforced phases volume fraction, optical microscopy, scanning microscopy of fractures. Quantitative phase analysis with use method X-ray diffraction on diffractometer was carried. To identification of phases point analysis was used. Keywords: composite, dispersion, reinforced phases, structure WPROWADZENIE Zagadnienie krystalizacji odlewanych kompozytów metalowych jest tematem badań prowadzonych w wielu ośrodkach naukowych i badawczych zarówno w kraju (m.in. w Katedrze Odlewnictwa Politechniki Śląskiej), jak i zagranicą [-5]. Proces krystalizacji związany jest z segregacją składników strukturalnych osnowy oraz cząstek wzmocnienia. Wprowadzenie do ciekłego stopu cząstek wzmacniających zmienia własności termofizyczne układu oraz zwiększa lepkość ciekłej zawiesiny. Cząstki wzmacniające wpływają na zarodkowanie, a ich oddziaływanie z frontem krystalizacji skutkuje zróŝnicowaną strukturą odlewu [8-7]. Poznanie specyfiki procesu krystalizacji odlewów kompozytowych pozwala na kształtowanie mikrostruktury osnowy oraz sterowanie rozmieszczeniem cząstek.

Morfologia i segregacja fazy wzmacniającej w odlewanym kompozycie AlSi-CrFeC 0 W grupie metalowych materiałów kompozytowych aluminiowe kompozyty dzięki swojej niskiej gęstości i korzystnym własnościom uŝytkowym znalazły najszersze zastosowanie praktyczne [4, 6]. Stopy aluminium mimo korzystnych własności fizycznych, takich jak mała gęstość, dobra przewodność cieplna i elektryczna, duŝa odporność korozyjna, wykazują wiele wad, a mianowicie małą wytrzymałość, głównie zmęczeniową, oraz twardość, czy teŝ niewielką odporność na zuŝycie ścierne. Jedną z moŝliwości podwyŝszenia tych własności jest wzmacnianie stopów aluminium cząstkami. Dobór morfologii i udziału cząstek wzmacniających wynika głównie z oczekiwanych własności i moŝliwości technologicznych wytworzenia materiałów kompozytowych [6]. Proces kształtowania struktury odlewu kompozytowego zaleŝy zarówno od morfologii i udziału fazy zbrojącej, jak i od rodzaju oraz właściwości stosowanej osnowy i zbrojenia, a takŝe morfologii i mechanicznych własności faz strefy przejściowej. Dzięki ocenie korelacji między osnową i zbrojeniem moŝna optymalizować strukturę materiału kompozytowego [8-4]. WaŜną rolę w kształtowaniu struktury kompozytu wywierają techniki ich wytwarzania. Cząstki wzmacniające są z reguły niezwilŝane przez ciekły metal, co w połączeniu z róŝnicą gęstości komponentów i oddziaływaniem frontu krystalizacji na cząstki fazy wzmacniającej stwarza niebezpieczeństwo nierównomiernego ich rozłoŝenia w osnowie, dlatego teŝ tak waŝne jest dobranie odpowiednich parametrów wytwarzania metalowych materiałów kompozytowych. CEL I ZAKRES BADAŃ Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu wielkości wprowadzanych cząstek CrFeC na rozmieszczenie fazy węglikowej w osnowie kompozytu. Analizowano segregację grawitacyjną. Koncepcję technologiczną przeprowadzonych badań oparto na załoŝeniu, Ŝe chromowa osnowa wprowadzanych do stopu aluminium cząstek CrFeC ulegnie rozpuszczeniu, a powstałe fazy węglikowe stanowić będą wzmocnienie kompozytu. Na rozmieszczenie faz wzmacniających w osnowie podczas krzepnięcia zawiesiny moŝe wpływać segregacja grawitacyjna zaleŝna od róŝnicy gęstości masy komponentów, od wielkości i morfologii cząstek, a zatem od lepkości w strefie granicznej. Ponadto na rozmieszczenie cząstek wpływa takŝe ich oddziaływanie z frontem krystalizacji, co związane jest równieŝ z wielkością i morfologią cząstek oraz z prędkością krystalizacji. Uwzględniając zarówno wymienione zjawiska, jak i wyniki własnych badań eksperymentalnych związanych z opracowywaniem technologii wytwarzania zawiesiny kompozytowej, poszukiwano moŝliwości sterowania rozmieszczeniem fazy wzmacniającej w odlewie. W tym celu przeprowadzono badania eksperymentalne wytwarzania odlewów kompozytowych z róŝną wielkością cząstek wzmacniających, objętych następującym zakresem: - wytworzenie ciekłych zawiesin kompozytowych; - wykonanie odlewów próbnych o jednakowym udziale wzmocnienia przy róŝnej wielkości cząstek wzmacniających; - przygotowanie próbek do badań mikrostruktury; - badania mikrostruktury mikroskopem świetlnym Nikon EPIPHOT - TME - analizy ilościowe w programie Multi Scan Base; - badania mikrostruktury elektronowym mikroskopem skaningowym DSM 940 firmy OPTON wyposaŝonym w mikroanalizator rentgenowski EDS LINK ISIS; - analiza rentgenowska dyfraktometrem RTG Pert Pro firmy Panalytical (krok zapisu θ od 0 do 0º, lampa rentgenowska z anodą kobaltową λ Co = =,788 Å); - badania mikrotwardości na Microhardness tester FM - 700. METODYKA BADAŃ, WYNIKI I ICH ANALIZA Do wykonania odlewów próbnych zastosowano odlewniczy stop aluminium AlSiCuFe (tab. ) z dodatkiem zaprawy AlTi5B. Fazę wzmacniającą stanowiły cząstki CrFe6C9. Zastosowano aktywator zjawisk powierzchniowych w postaci wodnego roztworu tlenków boru i sodu. Stop AlSiCuFe topiono w tyglowym piecu indukcyjnym. Zawiesiny kompozytowe ex situ wytworzono metodą mechanicznego mieszania. Kompozyty posiadały 0% udział wagowy cząstek. Czas mieszania wynosił 90 s. Kompozyty odlewano grawitacyjnie z temperatury 700ºC do form skorupowych. Czynnikiem zmiennym była wielkość cząstek. Przyjęto trzy wielkości cząstek CrFe6C9: 00, 00, 5 µm. TABELA. Skład chemiczny AlSiCuFe wg PN-EN 706:00 TABLE. Chemical composition of AlSiCuF used to investigation according to norm PN-EN 706:00 EN AC - AlSiCuFe (AK) Skład chemiczny Zawartość pierwiastka w % Si,4 Cu,0 Mg 0,8 Mn 0,6 Fe 0,89 Ti 0,04 Zn 0,4 Ni 0,05 Pb 0,05 Sn 0,0 Cr 0,0

0 A. Dulęba, M. Cholewa W ramach badań wykonano odlewy próbne o wymiarach przedstawionych na rysunku. Rys.. Wymiary próbnych odlewów kompozytowych (a), powierzchnie zgładów z analizowanymi obszarami (b), punkty pomiarowe na kolejnych przekrojach (c) Fig.. Dimensions of experimental composite casts (a), cutting places in samples (b), measurement points in analysis areas (c) W pierwszym etapie badań otrzymane próbki poddano obserwacjom z uŝyciem mikroskopu świetlnego przy powiększeniu 00x. Na rysunku przedstawiono mikrografie optyczne zgładów z powierzchni przekrojów zlokalizowanych w obszarze pomiarowym E, obrazujące rozmieszczenie cząstek w osnowie. Na podstawie analizy ilościowej przeprowadzonej w programie Multi Scan Base określono wartości średnie parametrów stereologicznych dla analizowanych obszarów (rys. b) w kolejnych odlewach (rys. ) - tabela. W kaŝdej próbce wykonano sześć cięć i na przeciętych powierzchniach (A-E) wykonano zgłady metalograficzne (rys. b). Na kaŝdym zgładzie dokonano pomiaru udziału powierzchniowego fazy wzmacniającej. Na kaŝdym obszarze próbki dokonano 7 pomiarów (rys. c) w miejscach równomiernie rozłoŝonych na zgładzie. Całkowite pole obserwacji na jednym obszarze wynosiło 6086644 µm. TABELA. Średnie wartości wybranych parametrów stereologicznych TABLE. Mean values of stereological parameters in composite casts Badany obszar Średnie wartości wybranych parametrów stereologicznych badanego kompozytu P, µm S/L O/P L, µm S, µm O, µm / /µm A 75099,68 75,78 0,64 990,0 0,79 0,05 B 679, 4,6 00,05 565,66 0,8 0,05 C 08489, 47,67 8,0 660,88 0,77 0,06 D 956,7 895,49 076,9 80,77 0,7 0,07 E 947,4 57,58 87,98 49,8 0,64 0,07 A 5075,7 5556,65 494,45 55,40 0,75 0,06 B 6948,85 6,85 4655,0 79,7 0,76 0,06 C 6705,88 65,9 4869,7 8074,59 0,75 0,07 D 996, 5076,40 768,5 40,09 0,74 0,08 E 40644,4 5975,64 496,8 6470,0 0,74 0,07 A 079,6 0,9 069,48 80,4 0,67 0,08 B 608, 49,94 05,77 578,47 0,7 0,05 C 6009,59 4596,06 46,65 807,05 0,76 0,05 D 484,8 489,0 709,7 559,9 0,77 0,06 E 67497,80 5, 4005,86 460,7 0,77 0,05 - wielkość CrFeC 00 µm - wielkość CrFeC 00 µm - wielkość CrFeC 5 µm P - powierzchnia L - długość S - szerokość O - obwód Rys.. Mikrografie otrzymanych mikrostruktur odlewów kompozytowych AlSiCuFe/CrFe6C9 o róŝnej wielkości cząstek: a) 00 µm b) 00 µm, c) 5 µm (szare obszary - osnowa, ciemne wielokątne obszary - cząstki, podłuŝne iglaste obszary - krzem) Fig.. Structure of AlSiCuFe/CrFe6C9 composite casts with different particles size: a) 00 µm, b) 00 µm, c) 5 µm Współczynnik kształtu S/L (szerokość/długość) określa rozwinięcie powierzchni fazy wzmacniającej. Im niŝsza wartość współczynnika, tym bardziej rozwinięta jest powierzchnia wydzielenia. NajwyŜszą wartość współczynnik S/L osiąga dla obszaru B w próbkach i (odpowiednio 00 i 00 µm wielkości cząstek), a najniŝszą dla obszaru E (tab., rys. ). W próbce (5 µm wielkość cząstek) najwyŝszą wartość współczynnika S/L osiąga obszar E (czyli przeciwnie do próbek i ), a najniŝszą odnotowano dla obszaru A. Dla badanych odlewów, przy wielkościach wpro-

Morfologia i segregacja fazy wzmacniającej w odlewanym kompozycie AlSi-CrFeC 0 wadzanych cząstek 00 i 00 µm, współczynnik O/P (obwód/powierzchnia) (tab., rys. ) osiąga najwyŝszą wartość dla obszaru B, a w dalszej kolejności dla obszaru A. Współczynnik O/P osiąga najwyŝsze wartości w próbce dla obszaru E. Współczynnik O/P dla pozostałych obszarów wszystkich odlewów osiąga wartości porównywalne. Udział procentowy fazy wzmacniającej w otrzymanych odlewach kompozytowych w badanych obszarach przedstawiono za pomocą histogramu na rysunku 4 (tab. 4). TABELA 4. Udział procentowy fazy wzmacniającej w poszczególnych przekrojach odlewów kompozytowych TABLE 4. Percentage content reinforced phase in individual sections of composite casts Badany obszar Powierzchniowy udział fazy wzmacniającej, % Wielkości wprowadzanych cząstek 00 µm 00 µm 5 µm A,0 7,0,84 B,88 7,5 6,04 C,0 7,46 7,7 D,4 5,57 6,94 E 5,4 6,7 7,48 Na rysunku 5 przedstawiono wyniki analizy udziału powierzchniowego fazy wzmacniającej w wybranych punktach pomiarowych badanych obszarów (tab. 5). Rys. 5. Sumaryczna powierzchnia fazy wzmacniającej w środku geometrycznym odlewu - punkt pomiarowy e Fig. 5. Total surface reinforced phase - point e Rys.. Współczynnik kształtu S/L oraz O/P w poszczególnych przekrojach odlewów kompozytowych dla róŝnych wielkości cząstek: a) 00 µm, b) 00 µm, c) 5 µm Fig.. Coefficient of shape S/L and O/P for individual sections of casts with different participles size: a) 00 µm, b) 00 µm, c) 5 µm TABELA 5. Powierzchnia fazy wzmacniającej w środku geometrycznym badanych odlewów (punkt e) TABLE 5. Surface of reinforced phase in the geometrical centre of casts (point e) Badany obszar Powierzchnia fazy wzmacniającej w punkcie pomiarowym e, P µm 00 µm 00 µm 5 µm A 9909,50 884,46 59,85 B 705,46 045,7 45,50 C 696, 866,80 0984,76 D 05,78 4764, 9870,85 E 06444,5 695,4 97,5 Rys. 4. Udział procentowy fazy wzmacniającej w poszczególnych obszarach odlewów kompozytowych Fig. 4. Percentage content reinforced phase in individual sections of composite casts W celu zidentyfikowania składu fazowego otrzymanego materiału przeprowadzono analizę metodą rentgenowską na dyfraktometrze posiadającym pionowy układ ogniskowania. Identyfikację fazową wykonano przy wspomaganiu programem komputerowym PCSIWIN z wykorzystaniem baz danych w postaci kartotek JCPDS - International Centre for Diffraction Data 000.

04 A. Dulęba, M. Cholewa Skład fazowy wytworzonych kompozytów pokazano na rysunku 6. W wyniku analizy fazowej stwierdzono obecność faz węglików, m.in. Cr C oraz Cr 7 C, we wszystkich otrzymanych odlewach kompozytowych. Intensywności występowania poszczególnych faz były zbliŝone we wszystkich odlewach. TABELA 7. Analiza punktowa w odlewie kompozytowym przy wielkości cząstek 00 µm w obszarze E TABLE 7. Point of analysis in composite cast with participle size 00 µm in area E 4 5 6 Punkt nr Zawartość pierwiastka wagowo i atomowo w % Al Si Cr Fe Cu % wag. 6,05 09,64 0,88 4,4 - % at. 7,89 0,88 0,6,87 - % wag. 6,77 09,84 0,87 4,5 - % at. 7,6, 0,6,9 - % wag. - 00,0 - - - % at. - 00,0 - - - % wag. 57,48 6,9-6, - % at. 66,95 8,4-4,7 - % wag. 9,0 - - - 06,99 % at. 96,9 - - - 0,09 % wag. 5,50 0,8-08,9 9, % at. 68,47 04,86-05,6 0,90 TABELA 8. Analiza punktowa w odlewie kompozytowym przy wielkości cząstek 00 µm w obszarze E TABLE 8. Point of analysis in composite cast with participle size 00 µm in area E Rys. 6. Wynik rentgenowskiej analizy fazowej kompozytu Al- SiCuFe/CrFe6C9 w obszarze E przy wielkości wprowadzanych cząstek 00 µm Fig. 6. X-ray diffraction of AlSiCuFe/CrFe6C9 composite cast in areas E with participles size 00 µm W celu kolejnej analizy składu fazowego w strukturze otrzymanych kompozytów przeprowadzono analizę punktową w danych obszarach próbek, której wyniki zostały przedstawione na rysunku 7 (tabele 7-9). 4 5 6 Punkt nr Zawartość pierwiastka wagowo i atomowo w % Al Si Cr Fe Cu % wag. 60,4 09,6 09,0 0,9 - % at. 7,5 0,95 05,54.97 - % wag. 56,77 6,06-7,6 - % at. 66,5 8,09-5,8 - % wag. 9,0 - - - 06,99 % at. 96.9 - - - 0,09 % wag. 8.45 - - - 50,7 % at. 59,8 - - -,6 % wag. - 00,0 - - - % at. - 00,0 - - - % wag. 47,68 - - - 5, % at. 68, - - -,78 a) b) c) Rys. 7. Mikrostruktura kompozytu AlSiCuFe/CrFe6C9 z wyszczególnionymi punktami do analizy, przy róŝnych wielkościach cząstek: a) 00 µm, b) 00 µm, c) 5 µm Fig. 7. Structure of AlSiCuFe/CrFe6C9 composite cast with points to analysis with different participles size: a) 00 µm, b) 00 µm, c) 5 µm

Morfologia i segregacja fazy wzmacniającej w odlewanym kompozycie AlSi-CrFeC 05 TABELA 9. Analiza punktowa w odlewie kompozytowym przy wielkości cząstek 5 µm w obszarze E TABLE 9. Point of analysis in composite cast with participle size 5 µm in area E 4 5 6 7 Punkt nr Zawartość pierwiastka wagowo i atomowo w % Al Si Cr Fe Cu % wag. 6,50 09,67 08, 0,7 - % at. 7,4 0,9 04,96,77 - % wag. 58,0 6,47-5, - % at. 67,55 8, - 4, - % wag. 9,0 - - - 06,99 % at. 96,9 - - - 0,09 % wag. 64,74 5,6 - - - % at. 65,65 4,5 - - - % wag. 8,85 - - - - % at. 74, - - - - % wag. 47,87 - - - 5, % at. 68,8 - - -,6 % wag. 74,7,04-4,5 - % at. 8,04,50-07,47 - W ramach badań uzupełniających na otrzymanych mikrostrukturach dokonano pomiarów mikrotwardości. Charakterystyczne sześciokątne wydzielenia, oznaczone odpowiednio: na rysunkach 7a punktem, 7b i 7c punktem, posiadały średnią mikrotwardość w wysokości 00 µhv. Większe (wielokształtne) wydzielenia, takie jak przykładowo pokazano na rysunku 7a oznaczone punktem, posiadały średnią mikrotwardość rzędu 00 µhv. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Przeprowadzona analiza ilościowa pozwoliła na liczbowe określenie stopnia zróŝnicowania udziału powierzchniowego fazy wzmacniającej w róŝnych obszarach otrzymanych odlewów. Dla odlewu kompozytowego z wielkością wprowadzanych cząstek 00 µm odnotowano największy sumaryczny udział pola powierzchni fazy wzmacniającej, czego przyczyną mogła być np. odmienna morfologia cząstek CrFeC. Wyniki analizy rentgenowskiej oraz pomiaru twardości potwierdziły obecność faz międzymetalicznych i faz węglikowych w strukturze otrzymanych kompozytów, powstałych m.in. w wyniku rozpuszczania osnowy cząstek CrFe6C9 w osnowie AlSiCuFe. Prezentowany proces technologiczny wytwarzania kompozytów stwarza moŝliwość doboru róŝnych, metalicznych cząstek wzmocnienia w zaleŝności od potrzeb technologicznych i uŝytkowych. Uzyskane wstępne wyniki badań w zakresie moŝliwości sterowania rozmieszczeniem fazy wzmacniającej w osnowie kompozytów są przedmiotem dalszych badań autorów. Następstwem otrzymanych wyników badań będzie korekta parametrów technologicznych w celu optymalizacji właściwości uŝytkowych. LITERATURA [] Braszczyński J., Zyska A., Problemy krzepnięcia kompozytów odlewanych, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 998, 8, nr spec. [] Chen N., Zhang H., Gu M., Jin Y., Effect of thermal cycling on the expansion behavior of Al/SiC p composite, Journal of Materials Processing Technology 009, 09. [] Yilmaz S.O., Comparison on abrasive wear SiCrFe, CrFeC and Al O reinforced Al04 MMCs, Tribology International 007, 40. [4] Hemanth J., Quartz (SiO p) reinforced chilled metal matrix composite (CMMC) for automotive applications, Materials and Design 009, 0. [5] Baron C., Bartocha D., Szajnar J., The determination of the composite layer thickness with the use of software Nova- Flow&Solid and Preforma., Archives of Foundry Engineering 008, (8). [6] Miracle D.B., Metal matrix composites - From science to technological significance, Composites Science and Technology 005, 65. [7] Ünlü B.S., Atik E., Tribological properties of journal bearings manufactured from particle reinforced Al composites, Materials and Design 009, 0. [8] Cholewa M., Heat flow description during crystallization process of cast dispersive composites, Archives of Foundry Engineering 007, (7). [9] Cholewa M., Przykładowe załoŝenia w badaniu krzepnięcia odlewanych kompozytów dyspersyjnych, Kompozyty (Composites) 006, 6,. [0] Cholewa M., Formanek B., Dulęba A., Stawarz M., Aluminium composites casting in rotating magnetic field, Archives of Foundry Engineering 008, 8,. [] Cholewa M., Model of heat flow during crystallisation of cast composites, Journal of Achievments in Materials and Manufacturing Engineering 007, 5. [] Cholewa M., Structure evaluation of cast dispersive AlSi- CrxCy composites, Archives of Foundry Engineering 008, 8, Spec.,. [] Cholewa M., Kondracki M., Stawarz M., Technological aspects of AlSi-Cr x C y composite casting manufacturing with use of permanent moulds, Archives of Foundry Engineering 008, 8, Spec.. [4] Perzyk M., Myszka D., Cholewa M., Opis metody wprowadzania i osadzania elementów zbrojących do osnowy technicznie uŝytecznych odlewów kompozytowych, Krzepnięcie Metali i Stopów 000, 44,. [5] Hyla I., Śleziona J., MoŜliwości sterowania rozmieszczeniem zbrojenia w procesie krzepnięcia kompozytów zbrojonych cząstkami, Krzepnięcie Metali i Stopów 998, 8. [6] Stefanescu D.M., Dhindaw B.K., Kacar S.A., Moitra A., Behavior of ceramic particles at the solid/liquid metal interface in metal matrix composites, Metall. Trans. 988, 9A(). [7] Garvin J.W., Udaykumar H.S., Particle-solidification front dynamics using a fully coupled approach, Part I. Methodology, J. Cryst. Growth 00, 5().