WPROWADZENIE. Stefan Szczepanik 1, Marek Wojtaszek 2, Jerzy Krawiarz 3 KOMPOZYTY (COMPOSITES) 4(2004)12

Podobne dokumenty
KUCIE W MATRYCACH ZAMKNIĘTYCH WYPRASEK W STANIE PÓŁCIEKŁYM Z KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE PROSZKU STOPU Al-Cu-Si-Mg UMOCNIONYCH CZĄSTKAMI SiC

Materiały konstrukcyjne otrzymane w procesach obróbki plastycznej wyprasek z proszków stopów aluminium

KUCIE ODKUWEK Z śebrami Z PROSZKU STOPU ALUMINIUM Z UDZIAŁEM FAZY CIEKŁEJ

WYBRANE WŁASNOŚCI KOMPOZYTÓW ALUMINIUM-CZĄSTKI WĘGLIKA KRZEMU OTRZYMANYCH Z PROSZKÓW W PROCESIE KUCIA NA GORĄCO I PO ODKSZTAŁCANIU NA ZIMNO

KSZTAŁTOWANIE NA GORĄCO W PROCESACH ZAGĘSZCZANIA I WYCISKANIA PROSZKU STOPU Al-Si-Fe-Cu ORAZ MIESZANINY TEGO PROSZKU I 10% CZĄSTEK SiC

MATERIAŁY NA OSNOWIE FAZY MIĘDZYMETALICZNEJ FeAl Z DODATKIEM 2 I 10% OBJ. Al2O3

WYBRANE WŁASNOŚCI KOMPOZYTU ALUMINIUM-CZĄSTKI WĘGLIKA KRZEMU OTRZYMANEGO PRZEZ WYCISKANIE WYPRASEK Z PROSZKU

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 WYTWARZANYCH METODĄ SQUEEZE CASTING

^ciel. ostatnio badane w poszukiwaniu możliwości obniżę-

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

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

SZACOWANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK9 NA PODSTAWIE METODY ATND

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK9

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

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW AlSi13Cu2- WŁÓKNA WĘGLOWE WYTWARZANYCH METODĄ ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

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

WPŁYW WARUNKÓW PRZESYCANIA I STARZENIA STOPU C355 NA ZMIANY JEGO TWARDOŚCI

ALUMINIOWE KOMPOZYTY Z HYBRYDOWYM UMOCNIENIEM FAZ MIĘDZYMETALICZNYCH I CERAMICZNYCH

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

WYSOKOWYTRZYMAŁ Y SILUMIN CYNKOWO-MIEDZIOWY

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

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA MIKROSTRUKTURĘ SILUMINÓW

Przetwórstwo zaawansowanych materiałów otrzymanych z proszków na osnowie aluminium

WYTWARZANIE I WŁASNOŚCI SPIEKANYCH KOMPOZYTÓW STAL SZYBKOTNĄCA-WĘGLIK WC-MIEDŹ FOSFOROWA

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

P/M COMPOSITES OF Al-Si-Fe-Cu ALLOY WITH SiC PARTICLES HOT-EXTRUDED AFTER PRELIMINARY COMPACTION

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: MIM SM-n Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Niestacjonarne

Adres do korespondencji: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków, ul. Reymonta 25

MODYFIKACJA STOPU AK64

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

WPŁYW DODATKU WĘGLIKA WC I PARAMETRÓW WYTWARZANIA NA STRUKTURĘ I WŁASNOŚCI WĘGLIKOSTALI NA OSNOWIE STALI SZYBKOTNĄCEJ

ASPEKTY TECHNOLOGICZNE OTRZYMYWANIA KOMPOZYTÓW SZKLANO-METALICZNYCH NA OSNOWIE STOPU IMPLANTACYJNEGO Co-Cr-Mo

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE SILUMINU AlSi17Cu3Mg

WPŁYW DYSPERSYJNEJ FAZY MgO NA PRZEBIEG SPIEKANIA MATERIAŁU AgNi20

A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume Issue 4

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

Nanokompozytyna osnowie ze stopu aluminium zbrojone cząstkami AlN

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

ANDRZEJ GONTARZ, ANNA DZIUBIŃSKA

ATLAS STRUKTUR. Ćwiczenie nr 25 Struktura i właściwości materiałów kompozytowych

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

Badanie wytwarzania korpusów granatów kumulacyjno-odłamkowych metodą wyciskania na gorąco

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

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

KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY I WŁASNOŚCI INFILTROWANYCH KOMPOZYTÓW M3/2-WC-Cu W WYNIKU ZMIAN ZAWARTOŚCI WC I PARAMETRÓW WYTWARZANIA

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

INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

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

STABILNOŚĆ STRUKTURALNA STALI P92 W KSZTAŁTOWANYCH PLASTYCZNIE ELEMENTACH RUROCIĄGÓW KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH ANDRZEJ TOKARZ, WŁADYSŁAW ZALECKI

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTUR I MORFOLOGI PRZEŁOMÓW SILUMINU AK64

WYSOKOTEMPERATUROWE WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPÓW Fe-Al

WPŁYW OBCIĄŻEŃ ZMĘCZENIOWYCH NA WYSTĘPOWANIE ODMIAN POLIMORFICZNYCH PA6 Z WŁÓKNEM SZKLANYM

WPŁYW POWŁOKI NIKLOWEJ CZĄSTEK Al2O3 NA WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁU KOMPOZYTOWEGO O OSNOWIE ALUMINIOWEJ

ZASTOSOWANIE ZŁOŻONYCH TLENKÓW DO WYTWARZANIA DYSPERSYJNYCH FAZ ZBROJĄCYCH W STOPACH ALUMINIUM

BADANIE STRUKTURY SPIEKU 90W-7Ni-3Fe WYKONANEGO METODĄ REZYSTANCYJNĄ, ODKSZTAŁCANEGO PLASTYCZNIE

KRYSTALIZACJA KOMPOZYTÓW ALUMINIOWYCH ZBROJONYCH SiC

Technologie Materiałowe II Wykład 2 Technologia wyżarzania stali

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

BADANIA MATERIAŁOWE ODLEWÓW GŁOWIC SILNIKÓW

WYTWARZANIE ODLEWÓW KOMPOZYTOWYCH METODĄ PNEUMATYCZNEGO OSADZANIAANIA ELEMENTÓW ZBROJĄCYCH W OSNOWIE KOMPOZYTU

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

WYDZIAŁ METALI NIEŻELAZNYCH. Katedra Przeróbki Plastycznej i Metaloznawstwa Metali Nieżelaznych PRACA DOKTORSKA. mgr inż.

WPŁYW PARAMETRÓW ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO NA STRUKTURĘ i WŁAŚCIWOŚCI STOPU MAGNEZU AM50

WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH NA OSNOWIE STOPU ALUMINIUM EN AW-2024 I MIEDZI

MIKROSTRUKTURA ODLEWNICZYCH STOPÓW MAGNEZU WZMACNIANYCH CZĄSTKAMI AL 2 O 3

PL B1. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL

WPŁYW OBRÓBKI PLASTYCZNEJ NA GORĄCO NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE STOPÓW NA OSNOWIE FAZY MIĘDZYMETALICZNEJ Fe 3 Al

MODYFIKACJA STOPU Al-Si12 PROSZKIEM ZE STOPU Al-Si12

MECHANICZNE WYTWARZANIE PROSZKÓW KOMPOZYTOWYCH 2024 Al-SiC I 6060 Al-SiC

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

WPŁYW GEOMETRII MATRYCY NA PLASTYCZNE PŁYNIĘCIE KOMPOZYTÓW WARSTWOWYCH W PROCESIE WYCISKANIA

OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ SILUMINU ALSi17

WSKAŹNIK JAKOŚCI ODLEWÓW ZE STOPU Al-Si

WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTU ZAWIESINOWEGO AlSi11/CZĄSTKI 1H18N9T

Adres do korespondencji:

ANALIZA PROCESU KRZEPNIĘCIA KOMPOZYTU HETEROFAZOWEGO

WPŁYW PARAMETRÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ TAŚM ZE STALI X6CR17 NA ICH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I STRUKTURĘ

BADANIA SKURCZU LINIOWEGO W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 5.4

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

Charakterystyka mechaniczna cynku po dużych deformacjach plastycznych i jej interpretacja strukturalna

Wybrane własności mechaniczne wyciskanych i ciągnionych kompozytów Al-SiC p otrzymanych z proszków

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

Sympozjum Inżynieria materiałowa dla przemysłu

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

Morfologia porów w spieku PNC-60 po odkształceniu na zimno i wyżarzaniu

ZASTOSOWANIE MECHANICZNEGO MIELENIA DO WYTWARZANIA MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH. ul. Konarskiego 18a, Gliwice

ZMIANA WYBRANYCH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK9 PO OBRÓBCE METALOTERMICZNEJ

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

LISTA PUBLIKACJI PAKIETU BADAWCZEGO KCM 1

AUTOREFERAT przedstawiający opis dorobku i osiągnięć naukowych w języku polskim Dr inż. Marek Wojtaszek

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

Ćwiczenie nr 2 Temat: Umocnienie wydzieleniowe stopu Al z Cu

WYCISKANIE NA ZIMNO METALICZNYCH MATERIAŁÓW POROWATYCH

WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPÓW ALUMINIUM WZMACNIANYCH CZĄSTKAMI Al2O3

WIELOMIANOWE MODELE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH STOPÓW ALUMINIUM

Transkrypt:

KOMPOZYTY (COMPOSITES) 4(24)12 Stefan Szczepanik 1, Marek Wojtaszek 2, Jerzy Krawiarz 3 Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, al. Mickiewicza 3, 3-59 Kraków WPŁYW TEMPERATURY WYCISKANIA NA STRUKTURĘ I WŁASNOŚCI KOMPOZYTÓW OTRZYMANYCH Z WYPRASEK Z PROSZKU STOPU Al8,84%Cu6,33%Si,65%Mg I CZĄSTEK WĘGLIKA KRZEMU Omówiono zagadnienia związane z wpływem temperatury wyciskania wyprasek kompozytów otrzymanych z proszku stopu Al8,84%Cu6,33%Si,65%Mg i cząstek SiC na ich strukturę i własności mechaniczne po wyciskaniu. Badania wyciskania ze współczynnikiem λ = 13,32 przeprowadzono w temperaturze 51, 52 i 53 o C po wygrzewaniu wyprasek w czasie 15 lub 3 min. W wypraskach nagrzewanych w temperaturze 51 o C w czasie 3 min faza ciekła występuje w ilości 11,8% obj. oraz w ilości 28,7% obj. po nagrzewaniu w temperaturze 53 o C w czasie 15 min (rys. rys. 2 i 3). Tak przyjęty przedział temperatury pozwolił na określenie wpływu udziału fazy ciekłej na wielkość i zmianę siły w czasie wyciskania (rys. 4) oraz na gęstość kompozytów po wyciskaniu (rys. 6). Zwiększenie temperatury wyciskania powoduje zmniejszenie siły potrzebnej do realizacji procesu zarówno dla wyprasek z materiału osnowy kompozytu, jak i wyprasek z kompozytów. Gęstości po wyciskaniu są zbliżone do gęstości teoretycznych, przy czym materiał kompozytowy o zawartości 5% obj. SiC ma nieznacznie mniejsze gęstości od kompozytu zawierającego 2% obj. SiC. Otrzymane materiały posiadają własności zależne od temperatury procesu wyciskania i zastosowanej obróbki cieplnej (tab. 1, rys. rys. 6 i 7). Znacznie lepsze własności wytrzymałościowe ma materiał po obróbce cieplnej. Podwyższenie temperatury wyciskania z 51 na 53 o C, pomimo wzrostu udziału fazy ciekłej w odkształcanym materiale, nie spowodowało wyraźnego pogorszenia własności. Słowa kluczowe: wyciskanie, wypraska, faza umacniająca, osnowa ze stopu aluminium, kompozyt, faza ciekła, własności mechaniczne THE INFLUENCE OF EXTRUSION TEMPERATURE OF PREFORMS FROM Al8.84%Cu6.33%Si.65%Mg ALLOY REINFORCED WITH SiC PARTICLES ON THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF THE PRODUCTS The paper discusses the influence of the extrusion temperature of the preforms from Al8.84%Cu6.36%Si.65%Mg alloy based composites reinforced with SiC particles on the structure and mechanical properties of the products. The extrusion was carried out with the ratio λ = 13.32 at 51, 52, 53 C after the compacts have been heated during 15 or 3 min. In the compacts heated at 51 C during 3 min the liquid phase contents are 11.8 vol.% and 28.7 vol.% after heating at 53 C in 15 min (Figs. 2, 3). The adopted range of temperature allowed for the indirect determining of the influence of the liquid phase content on the force and its magnitude (Fig. 4) and the relative density of the products (Fig. 5). Thanks to the increase of the extrusion temperature, the force needed to the deformation is smaller for the matrix as well as for the composite. The relative densities of the extruded materials are comparable. The composite material with 5 vol.% SiC content has slightly smaller density than the material with 2 vol.% SiC. The obtained materials have their properties dependent on the extrusion temperature and the heat treatment conditions applied (Tab. 1 and Figs. 6, 7). The material after heat treatment has higher values of strength properties. The increase of the extrusion temperature from 51 to 53 C doesn t cause a significant change of these properties despite the increase of the liquid phase content. Key words: extrusion, preform, reinforced phase, aluminum alloy matrix, composite, liquid phase, mechanical properties WPROWADZENIE Dla stopów trudno odkształcalnych stosowanych dotychczas głównie jako stopy odlewnicze poszukuje się warunków odkształcalności przez zmiany w ich strukturze. Jednym z kierunków takich poszukiwań jest ich odkształcanie z udziałem fazy ciekłej, która współistnieje z fazą stałą w stopach podczas ich krzepnięcia lub w wyniku nagrzewania do temperatury pomiędzy temperaturą solidus a likwidus. Dąży się przy tym do opracowania takich warunków odkształcania stopów z udzia- łem fazy ciekłej, które umożliwią otrzymanie wyrobów o wysokich własnościach przy małych naciskach jednostkowych podczas jego realizacji. Faza ciekła obecna w strukturze odkształcanego materiału ułatwia wypełnianie przez niego wykroju matrycy, co umożliwia otrzymanie w jednym zabiegu odkuwek o skomplikowanych kształtach. W ostatnim okresie prowadzi się intensywne badania nad odkształcaniem stopów z udzia- łem fazy ciekłej [1-3, 7, 8 ]. Aktualnie zaawansowane są badania nad odkształcaniem stopów na osnowie aluminium [1-3, 9, 1] 1 prof. dr hab. inż., 2, 3 dr inż.

352 S. Szczepanik, M. Wojtaszek, J. Krawiarz oraz stopów żelaza [3, 7, 8], których celem było opracowanie niekonwencjonalnych technologii wytwarzania półwyrobów i wyrobów o wysokich własnościach, przy jednoczesnym polepszeniu ekonomiki produkcji. Istnieją również potencjalne możliwości zastosowania tego procesu do odkształcania stopów otrzymanych metodą metalurgii proszków i kompozytów na ich osnowie [4-6]. W pracy zaprezentowano wyniki badań wyciskania kompozytów z proszku stopu aluminium Al8,84%Cu6,33%Si,65%Mg i cząstek węglika krzemu z udziałem fazy ciekłej i bez jej udziału oraz własności uzyskanych wyrobów. BADANIA WŁASNE Celem badań jest określenie wpływu temperatury wyciskania na parametry siłowe i własności wyrobów wytwarzanych z wyprasek kompozytów otrzymanych z proszku stopu aluminium Al8,8%Cu6,36Si,36%Mg i cząstek węglika krzemu w ilości 2 lub 5% obj. Wyciskanie zrealizowano w temperaturach: 51, 52 i 53 o C, stosując współczynnik wyciskania 13,32. MATERIAŁ DO BADAŃ I JEGO STRUKTURA Dla stopu Al8,84%Cu6,33%Si,65%Mg w postaci odlewu i wypraski z proszku opracowano krzywe nagrzewania w układzie temperatura-czas. Poprzez analizę cieplną określono dla tego stopu temperaturę solidus, która wynosi 58 o C. Na rysunku 1 pokazano kształt cząstek proszku stopu Al8,84%Cu6,33%Si,65%Mg i jego strukturę. Na podstawie badań [11], dotyczących wpływu postaci i stanu stopu na tworzenie się w nim struktury tixotropowej, przyjęto czas nagrzewania wyprasek 3 min w zadanej temperaturze przed wyciskaniem. Na rysunkach 2 i 3 pokazano struktury wyprasek z proszku po wygrzewaniu przed odkształcaniem w temperaturach 51 lub 53 o C w ciągu 3 min i następnym ochłodzeniu w wodzie. Produkty krystalizacji cieczy eutektycznej występują w postaci siatki po granicach ziarn fazy stałej typu roztworu stałego. W próbkach wyżarzonych w temperaturze 51 o C w czasie 3 min udział fazy ciekłej wynosi 11,8% obj. (rys. 2). Więcej fazy ciekłej, około 28,7% obj., występuje w materiale wyżarzonym w temperaturze 53 o C po wygrzewaniu w czasie 15 min (rys. 3). Do wyciskania przygotowano wypraski kompozytu z mieszanki proszku stopu Al8,84%Cu6,33%Si,65%Mg i cząstek węglika krzemu w ilości 2 i 5% obj. Mieszankę proszków zagęszczano na wypraski o gęstości względnej,574±,3. Wypraski wyciskano ze współczynnikiem 13,32 w temperaturze: 51, 52 i 53 o C, po ich uprzednim wygrzewaniu w zadanej temperaturze w czasie 3 min. Przy tak przyjętych temperaturach odkształcanie wyprasek prowadzone było z udziałem fazy ciekłej. Rys. 1. Kształt ( i struktura ( cząstek proszku stopu Al8,84%Cu 6,33%Si,65%Mg Fig. 1. Shape ( and the structure ( of Al8.84%Cu6.33%Si.65%Mg alloy powder particles 8μm 8 μm 3 μm 8 μm 3 μm Rys. 2. Struktura wypraski z proszku stopu Al8,84%Cu6,33%Si,65%Mg po nagrzaniu: do temperatury 51 o C, wytrzymaniu przy tej temperaturze 3 min oraz ochłodzeniu w wodzie, do temperatury 53 o C i wytrzymaniu przy tej temperaturze 15 min oraz ochłodzeniu w wodzie Fig. 2. Structure of the Al8.84%Cu6.33%Si.65%Mg alloy preform: after heating at 51 o C during 3 min and cooling in water, after heating at 53 o C during 15 min and cooling in water

Wpływ temperatury wyciskania na strukturę i własności kompozytów otrzymanych z wyprasek... 353 siła wyciskania F, kn 15 12 9 6 3 13 133 126 126 132 128 128 124 118 116 92 84 112 16 51 C/15 min 51 C/3 min 52 C/15 min 52 C/3 min 53 C/15 min 53 C/3 min AM75 AM75+2% obj. SiC AM75+5% obj. SiC Rys. 3. Siła wyciskania w zależności od temperatury i czasu wygrzewania przed odkształcaniem dla wyprasek z proszku stopu Al8,84%Cu6,33%Si,65%Mg (AM75) i kompozytów na jego osnowie umocnionych cząstkami węglika krzemu Fig. 3. Extrusion force in dependence of temperature and heating time before forming of the Al8.84%Cu6.33%Si.65%Mg (AM75) alloy preforms and composites on its basis reinforced with SiC particles osnowie otrzymano materiał o gęstościach zbliżonych do gęstości teoretycznej (rys. 4), niezależnie od temperatury realizacji procesu. WŁASNOŚCI MECHANICZNE WYCISKANYCH MATERIAŁÓW Własności mechaniczne wyciskanych materiałów określono w stanie po wyciskaniu i chłodzeniu na powietrzu oraz po obróbce cieplnej złożonej z przesycania (5 o C, 4 h i chłodzenie w wodzie) oraz starzenia (18 o C, 5 h). Badano twardość, wytrzymałość na zginanie oraz na ściskanie otrzymanych materiałów. Wartości średnie wskaźników badanych własności podano w tabeli 1. Na podstawie zmierzonych zależności siła- -odkształcenia podczas ściskania opracowano krzywe umocnienia przedstawione na rysunkach 5 i 6. 99,2 99,13 99,4 99,28 gęstość względna ρwzgl., % 98 96 94 92 6 5 4 3 AM75+5%SiC O.C. AM75+2%SiC O.C. AM75 O.C. AM75+5%SiC AM75 AM75+2%SiC 9 51 C/3 min 52 C/15 min 52 C/3 min 53 C/3 min 2 gęstość względna wzgl., % 98 96 94 92 9 98,33 98,6 98,45 98,66 51 C/15 min 52 C/15 min 52 C/3 min 53 C/3 min Rys. 4. Gęstość względna wyciskanego materiału w zależności od temperatury i czasu wygrzewania przed odkształcaniem wyprasek kompozytu na osnowie proszku stopu Al8,84%Cu6,33%Si,65%Mg zawierającego: 2% obj. SiC, 5% obj. SiC Fig. 4. Relative density of extruded materials vs temperature and time of heating before forming of composites with PM Al8.84%Cu 6.33%Si.65%Mg alloy matrix with content: 2 vol..% SiC, 5 vol..% SiC Podczas wyciskania w warunkach izotermicznych na prasie hydraulicznej dokonano pomiaru zmian siły w zależności od przemieszczenia stempla. Na rysunku 3 przedstawiono wartości sił wyciskania, które występują w ustabilizowanym etapie procesu odkształcania. Odkuwki po wyciskaniu chłodzono na powietrzu. W wyniku wyciskania wyprasek z proszku stopu Al8,84%Cu6,33%Si,65%Mg i kompozytów na jego 6 5 4 3 2,,5,1,15,2,25 AM75 O.C. AM75+5% SiC O.C. AM75+2% SiC O.C. AM75 + 2% SiC AM75 + 5% SiC AM75,,5,1,15,2,25 Rys. 5. Zależność naprężenie-odkształcenie dla materiału osnowy i kompozytów umocnionych cząstkami węglika krzemu otrzymanych w procesie wyciskania w temperaturze 52ºC wyprasek wytrzymanych przed wyciskaniem, w tej temperaturze w czasie: 15 min, 3 min oraz poddanych po wyciskaniu przesycaniu i starzeniu (OC) Fig. 5. Stress-strain relationship for materials of the matrix and composites reinforced with SiC particles obtained by extrusion of preforms at 52 o C and heated at this temperature during: 15 min, 3 min after solution treatment and ageing (OC)

354 S. Szczepanik, M. Wojtaszek, J. Krawiarz 6 5 AM75 O.C. AM75+5% SiC O.C. AM75+2% SiC O.C. 4 3 2,,5,1,15,2,25 AM75 + 2% SiC AM75 + 5% SiC AM75 Rys. 6. Zależność naprężenie-odkształcenie dla materiału osnowy i kompozytów umocnionych cząstkami węglika krzemu otrzymanych w procesie wyciskania w temperaturze 53ºC wyprasek wytrzymanych w tej temperaturze przed wyciskaniem w czasie 3 min w stanie po wyciskaniu oraz po przesycania i starzeniu (OC) Fig. 6. Stress-strain relationship for materials of the matrix and composites reinforced with SiC particles obtained by extrusion of preforms at 53 o C and heated at this temperature during 3 min after solution treatment and ageing (OC) TABELA 1. Średnie wskaźniki własności mechanicznych wyciskanych wyrobów ze współczynnikiem wyciskania λ = 13,32 z proszku stopu Al8,84%Cu6,33%Si,65%Mg oraz kompozytów na jego osnowie umocnionych cząstkami węglika krzemu w zależności od temperatury i czasu nagrzewania przed odkształceniem oraz stanu materiału po wyciskaniu TABLE 1. Average mechanical properties the extruded products with ratio λ = 13.32 from Al8.84%Cu6.33%Si.65%Mg powder and composites reinforced with SiC particles in dependence of temperature and heating time before forming and heat treatment Temperatura wyciskania, C Czas nagrzewania przed wyciskaniem min Wytrzymałość na ściskanie Rc, MPa Odkształcenie krytyczne przy ściskaniu kr Wytrzymałość na zginanie σ zg, MPa Twardość HB Zawartość SiC, % Uwagi 51 3 15 52 3 15 53 3 79±34,41±,4 84 98-168±196,44±,6 992 124 OC 764±215,5±,1 675±67 93 2-755±74,3±,2 91±75 128 2 OC 599±22,34±,5 614±12 97 5-686±36,24±,2 773±49 117 5 OC 777±44,47±,3 61 91-887±2,38±,2 9 135 OC 669±48,45±,2 631±52 9 2-774±25,3±,3 896±21 136 2 OC 587±19,34±,3 572±36 92 5-723±18,25±,3 781±5 143 5 OC 766±4,48±,2 642 93-898±38,5±,3 98 134 OC 741±73,49±,4 66±33 92 2-754±53,28±,4 868±57 14 2 OC 65±47,36±,12 553±59 93 5-662±36,24±,4 723±45 144 5 OC 656±99,29±,3 667±61 89-751±169,35±,6 917±133 14 OC 688±114,42±,6 648±47 88-788±52,35±,2 767±82 144 OC 685±117,42±,8 616±7 94 2-741±28,3±,2 857±89 152 2 OC 57±14,32±,4 544±6 92 5-684±29,23±,3 748±87 135 5 OC OC: przesycanie 5 o C, 4 h woda i starzenie 18 o C, 5 h powietrze

Wpływ temperatury wyciskania na strukturę i własności kompozytów otrzymanych z wyprasek... 355 6 5 51 o C O.C. 52 o C O.C. 53 o C O.C. są na nich osadzone w osnowie metalicznej cząstki fazy umacniającej SiC (rys. rys. 1-15). 4 3 53 o C 51 o C 52 o C 2,,5,1,15,2,25 6 8μm 8μm c) 5 51 o C O.C. 52 o C O.C. 53 o C O.C. 4 3 53 o C 51 o C 52 o C 2,,5,1,15,2,25 Rys. 7. Zależność naprężenie-odkształcenie dla kompozytów umocnionych cząstkami węglika krzemu w ilości: 2% obj., 5% obj. otrzymanych w procesie wyciskania w temperaturach 51, 52 i 53ºC wyprasek wytrzymanych w tych temperaturach przed wyciskaniem w czasie 3 min w stanie po wyciskaniu oraz po przesycaniu i starzeniu (OC) Fig. 7. Stress-strain relationship for materials of the matrix and composites reinforced with SiC particles: 2 vol.%, 5 vol.% obtained by extrusion at 52, 52, 53 o C of preforms heated at these temperatures during 3 min and after solution treatment and ageing (OC) 8μm Rys. 8. Struktura materiału kompozytowego o zawartości 2% obj. SiC otrzymanego przez wyciskanie wyprasek nagrzanych w czasie 3 min do temperatury: 51 C, 52 C, c) 53 C na zgładach wzdłużnych Fig. 8. Structure of the extruded composites with content of 2 vol.% SiC obtained from perform heated 3 min at temperature: 51 C, 52 C, c) 53 C STRUKTURA MATERIAŁÓW Struktury wyciskanych materiałów, obserwowane na mikroskopie świetlnym, pokazano na zgładach wzdłużnych (rys. rys. 8 i 9). W części wyciśniętej wypraski siatka zakrzepniętej fazy ciekłej, widoczna w wyprasce na rysunku 2, jest rozproszona i niewidoczna po granicach ziarn fazy stałej. Nie występują również pory na przekroju wyciśniętego materiału. Cząstki fazy umacniającej nie występują w skupiskach i są rozłożone nierównomiernie. Powierzchnie przełomów próbek otrzymanych materiałów kompozytowych po próbie ich zginania mają charakter dołeczkowy i wykazują cechy przełomów plastycznych. Przechodzą one zarówno przez drobnoziarniste produkty krzepnięcia fazy ciekłej, jak i przez ziarna fazy typu roztworu stałego tworzących osnowę metaliczną. Nie obserwuje się na przełomach pierwotnych granic cząstek proszków, co świadczy o wystarczającym stopniu przerobu materiału wyprasek. Widoczne 8μm 8μm c) 8μm Rys. 9. Struktura materiału kompozytowego o zawartości 5% obj. SiC otrzymanego przez wyciskanie wyprasek wygrzanych przez 3 min w temperaturze: 51 C, 52 C, c) 53 C na zgładach wzdłużnych Fig. 9. Structure of the extruded composites with content of 5 vol.% SiC obtained from performs heated 3 min at temperature: 51 C, 52 C, c) 53 C

356 S. Szczepanik, M. Wojtaszek, J. Krawiarz Rys. 1. Przełomy materiału kompozytowego otrzymanego przez wyciskanie wygrzanych przez 3 min w temperaturze 51 C wyprasek o zawartości 2% obj. SiC: w stanie po wyciskaniu, w stanie po wyciskaniu oraz przesycaniu i starzeniu Fig. 1. Destruction surface of extruded composites from preforms with content 2% vol. SiC heated at 51 C during 3 min: after extrusion, after extrusion, solution and ageing Rys. 12. Przełomy materiału kompozytowego otrzymanego przez wyciskanie wygrzanych przez 3 min w temperaturze 52 C wyprasek o zawartości 2% obj. SiC: w stanie po wyciskaniu, w stanie po wyciskaniu oraz przesycaniu i starzeniu Fig. 12. Destruction surface of extruded composites from preforms with content 2% vol. SiC heated at 52 C during 3 min: after extrusion, after extrusion, solution and ageing Rys. 11. Przełomy materiału kompozytowego otrzymanego przez wyciskanie wygrzanych przez 15 min w temperaturze 52 C wyprasek o zawartości 2% obj. SiC: w stanie po wyciskaniu, w stanie po wyciskaniu oraz przesycaniu i starzeniu Fig. 11. Destruction surface of extruded composites from preforms with content 2% vol. SiC heated at 52 C during 15 min: after extrusion, after extrusion, solution and ageing Rys. 13. Przełomy materiału kompozytowego otrzymanego przez wyciskanie wygrzanych przez 3 min w temperaturze 51 C wyprasek o zawartości 5% obj. SiC: w stanie po wyciskaniu, w stanie po wyciskaniu oraz przesycaniu i starzeniu Fig. 13. Destruction surface of extruded composites from preforms with content 5% vol. SiC heated at 51 C during 3 min: after extrusion, after extrusion, solution and ageing

Wpływ temperatury wyciskania na strukturę i własności kompozytów otrzymanych z wyprasek... 357 Rys. 14. Przełomy materiału kompozytowego otrzymanego przez wyciskanie wygrzanych w czasie 15 min w temperaturze 52 C wyprasek o zawartości 5% obj. SiC: w stanie po wyciskaniu, w stanie po wyciskaniu oraz przesycaniu i starzeniu Fig. 14. Destruction surface of extruded composites from preforms with content 5% vol. SiC heated at 52 C during 15 min: after extrusion, after extrusion, solution and ageing PODSUMOWANIE 1. Badania procesu wyciskania wyprasek z proszku stopu Al8,4%Cu6,33%Si,65%Mg i kompozytów na jego osnowie w temperaturach 51, 52 i 53 o C pozwoliły na wytworzenie wyrobów z materiałów z udziałem fazy ciekłej podczas ich odkształcania i pośrednio na analizę jej oddziaływania na własności wyrobów. 2. Proces wyciskania wyprasek z materiału osnowy i kompozytu umocnionego cząstkami SiC z udziałem fazy ciekłej wymaga znacznie mniejszych sił od sił występujących podczas wyciskania poniżej temperatury solidus. 3. Badania struktury wykazały, że produkty krzepnięcia fazy ciekłej są bardzo rozproszone w wyciśniętej części wyrobu w stosunku do sposobu ich rozmieszczenia w materiale wyjściowego w postaci wypraski z proszku. 4. Wyciskane materiały posiadają własności zależne od temperatury realizacji procesu i zastosowanej obróbki cieplnej, a występująca w nich określona ilość fazy ciekłej podczas wyciskania nie powoduje znacznych zmian własności wyrobów. Praca naukowa finansowana ze środków Komitetu Badań Naukowych w latach 22-25 jako projekt badawczy KBN 7 T8D 23. LITERATURA Rys. 15. Przełomy materiału kompozytowego otrzymanego przez wyciskanie wygrzanych w czasie 3 min w temperaturze 52 C wyprasek o zawartości 5% obj. SiC: w stanie po wyciskaniu, w stanie po wyciskaniu oraz przesycaniu i starzeniu Fig.15. Destruction surface of extruded composites from preforms with content 5% vol. SiC heated at 52 C during 3 min: after extrusion, after extrusion, solution and ageing [1] Łapkowski W., Odkształcanie plastyczne stopów metali w stanie półciekłym, Hutnik - Wiadomości Hutnicze 1993, 327-329. [2] Kiuchi M., Sugiyama S., Application of Mashy State Extrusion, Journal of Materials Shaping Technology 199, 8, 1, 39-51. [3] Łapkowski W., Kędzierski Z., Sińczak J., Odkształcanie w stanie półciekłym stopów o strukturze tiksotropowej, Mat. Konf. Projekty badawcze z zakresu przeróbki plastycznej metaloznawstwa i technologii spiekowych, Szklarska Poręba 1997, 76-85. [4] Li Z., Fearis W., North H., Particulate segregation and mechanical properties in transient liquid phase bonded metal matrix composite material, Materials Science and Technology 1995, 1, 363-369. [5] Askew J.R., Wilde J.F., Khan T.I., Transient liquid phase bonding of 2124 aluminium metal matrix composite, Materials Science and Technology 1998, 14, 92-924. [6] Moreno M.F., Urretavizcaya G., Gonzalez Oliver C.J.R., Hot pressing densification of Al (Al-Cu) short Al 2O 3 fibres mixtures, Powder Metallurgy 2, 43, 1, 83-88. [7] Bremer T., Martens H.-P., Kopp R., Thixoschmieden. Umfor- mtechnik mit Kreativität zu innovationen Lösungen, Aachener Stahlkolloqium, Aachen 1995. [8] Kopp R., Müller T., Neudenberger D., Winning G., Thixoforging and Thixoextrusion - Benefits of Innovative Forming Technologies, Proceedings of the 6 th International Con-

358 S. Szczepanik, M. Wojtaszek, J. Krawiarz ference on Technology of Plasticity, Advanced Technology of Plasticity, Nümberg 1999, 3, 1677-1682. [9] Szczepanik S., Frydrych J., Śleboda T., Wojtaszek M., Wyciskanie wyprasek ze stopów aluminium z udziałem fazy ciekłej, Rudy i Metale Nieżelazne 22, 47, 2, 89-93. [1] Szczepanik S., Frydrych J., Krawiarz J., Wiśniewski B., Kucie w matrycach zamkniętych wyprasek z proszku stopu Al-Cu-Si z udziałem fazy ciekłej, Rudy i Metale Nieżelazne 22, 48, 1-11, 473-479. [11] Szczepanik S., Krawiarz J., Frydrych J., Influence of the Initial State and Heating Conditions of the Al-Cu-Si Alloy on the Evolution of the Thixotropic Structure (be printed in Proc. XVIIth Physical Metallurgy & Materials Science Conference AMT 24). Recenzent Maria Trzaska