Silver Matrix Composite Reinforced by Aluminium-Silver Intermetallic Phases

Silver and aluminum powders (82 mass % Ag and 18 mass % Al) were mixed and hot extruded at 673 K with extrusion ratio λ = 25. Performed X-ray diffraction analysis of as extruded rod revealed the development of Ag3Al and Ag2Al-type intermetallic phases. Structural observations and both chemical and diffraction analysis of structural components confirmed the growth of mentioned phases in the vicinity of elementary Al and Ag granules. No pores or voids were observed in the material. Mechanical properties of the composite, UTS = 490MPa, YS = 440 MPa, HV2 = 136, were relatively high if compared to commercial Ag and Cu products. Hot compression tests pointed to the good hot workability of the composite at deformation temperature range 473 K - 773 K

Silver Matrix Composite Reinforced by Aluminium-Silver Intermetallic Phases

Silver and aluminum powders (82 mass % Ag and 18 mass % Al) were mixed and hot extruded at 673 K with extrusion ratio λ = 25. Performed X-ray diffraction analysis of as extruded rod revealed the development of Ag3Al and Ag2Al-type intermetallic phases. Structural observations and both chemical and diffraction analysis of structural components confirmed the growth of mentioned phases in the vicinity of elementary Al and Ag granules. No pores or voids were observed in the material. Mechanical properties of the composite, UTS = 490MPa, YS = 440 MPa, HV2 = 136, were relatively high if compared to commercial Ag and Cu products. Hot compression tests pointed to the good hot workability of the composite at deformation temperature range 473 K - 773 K. The differential scanning calorimetry tests were performed in order to estimate structural processes during heating of Ag/Al composite that lead to thermodynamically stable liquid state. It was found that characteristic temperature of three endothermic peaks correspond to (1) peritectoid transformation μ-Ag3Al → ζ-Ag2Al + (Ag), (2) the eutectic melting ζ-Ag2Al + (Al) → L, (3) melting of the ζ-Ag2Al phase. The Vickers hardness of the samples annealed at 673 K, for the time range up to 6900 minutes, was also determined. It was concluded that mutual diffusion of elements between Ag and Al granules and the growth of μ-Ag3Al and ζ-Ag2Al grains during annealing at 673 K result in a slight hardening of the composite

Określenie możliwości wytwarzania kompozytów Al-Cu w procesie recyklingu drobnych frakcji metali

Plastic consolidation of highly fragmented materials is a cost-effective way to recover aluminum alloys. In this process, metal in the form of chips, powders, or ribbons omits the melting step that is typical for conventional scrap recycling; by that, it significantly reduces both energy expenses and material losses. By reducing the number of operations, the cost of labor and expenditures on environmental protection can be decreased. In addition, the solid bonding of metals in highly dispersed forms allows us to create heterogeneous structures that could be difficult to obtain in traditional processes. In the present study, the influence of the addition of Cu powder (99.7 wt.%) on the bonding quality of aluminum powder (99.7 wt.%) during hot extrusion is being examined. The examined materials contained aluminum powder with the addition of 5 wt.% of Cu powder. The mixture of these powders were cold compacted to produce an 80-mm-long charge for the extrusion process. Plastic consolidation was conducted at three different temperatures: 300°, 350°, and 400°C. As a result, rods 8 mm in diameter were obtained. Mechanical tests combined with microstructure observations and electrical conductivity tests were performed for the as-extruded materials.Konsolidacja plastyczna silnie rozdrobnionych form materiałów jest ekonomicznie opłacalnym sposobem odzysku stopów aluminium. W procesie tym pomija się etap topienia, który jest integralną częścią recyklingu konwencjonalnego złomów metali takich jak wióry, proszki i taśmy. Umożliwia to znaczącą redukcję nakładów energetycznych oraz strat materiału. W wyniku zmniejszenia liczby operacji, koszty pracy oraz wydatki na ochronę środowiska mogą zostać znacznie zmniejszone. Dodatkowo konsolidacja plastyczna metali w stanie silnie rozproszonym pozwala uzyskać heterogeniczną strukturę, która może być trudna do otrzymania w tradycyjnych procesach. W niniejszej pracy badano jakość połączenia proszku Al z proszkiem Cu podczas wyciskania na gorąco (proszek Al i 5 wag.% proszku Cu). Wstępnie zagęszczony na zimno wsad o długości 80 mm wyciśnięto w trzech temperaturach: 350°C, 400°C, 450°C. W wyniku konsolidacji plastycznej otrzymano pręty o średnicy 8 mm. Dokonano obserwacji ich mikrostruktury, określono własności mechaniczne z próby jednoosiowego rozciągania oraz przeprowadzono pomiar przewodności elektrycznej

The Effect of Adding Iron Powder From Plasma Cutting on the Microstructure, Mechanical Properties of the Composite Based on Aluminum Powder Matrix Made Using Powder Metallurgy

The paper presents the results of research on the effect of added iron powder from plasma cutting on the mechanical properties and structure of a composite rod based on aluminum powder. The iron powder came from plasma cutting of steel elements and was handed over by the enterprise “AK Anatol” from Żary. One of the ways to dispose of it is to use it as a filler in aluminum composite rods. Research shows that Fe can be distributed in aluminum evenly, and increase in mechanical properties is achieved at the expense of only a slight increase in density. The proposed system does not reduce the amount of waste produced by plasma cutting but finds a use for some of it. The sintering point of the powder required a strongly reducing atmosphere (Po2 < 10-50 atm) which seems virtually unachievable under laboratory conditions. The reinforcing mechanism is related to the fragmentation of the matrix aggregate particles and the uniform distribution of Fe particles in the aluminum matrix

Dobór optymalnych warunków konsolidacji plastycznej stopu AlSi11

In the present work, the optimal conditions for solid bonding of fragmented aluminum alloy were determined. The research was conducted on metal chips from the AlSi11 TM aluminum alloy after the turning process. The selection of proper bonding conditions was based on the results of tensile tests and surface quality analysis of as-extruded profiles. The extrusion process was conducted within a temperature range of 350–500°C, with a ram speed of 13 mm/s. Extrusion ratio λ was 25. As a reference material, a sample from the solid AlSi11 IM alloy has been extruded under the same conditions. The influence of temperature during direct extrusion on both maximum force and surface quality of obtained profiles has been determined. With reference to tensile test results, no significant influence of temperature on the mechanical properties has been noticed. Profiles extruded at 500°C were characterized by visible cracks on the surface, oriented perpendicular in the direction of extrusion. Moreover, surface flaws were also noticed in profiles extruded at 350°C. A tensile test revealed a strong relationship between the extrusion conditions and plasticity of solid bonded rods. A shiny and smooth surface was obtained only in profiles extruded at a temperature range of 400–450°C.W niniejszej pracy określono optymalne parametry procesu konsolidacji plastycznej drobnych form aluminium. Badaniu poddano wióry ze stopu AlSi11 (AK11 TM) otrzymane w procesie toczenia. Doboru optymalnych warunków konsolidacji plastycznej dokonano na podstawie własności mechanicznych oraz stanu powierzchni prasówki. Wyciskanie przeprowadzono na prasie współbieżnej w zakresie temperatur 350–500°C z prędkością stempla 13 mm/s. Stopień przerobu wynosił λ = 25. Jako materiał porównawczy wyciśnięto w tych samych warunkach materiał lity AlSi11 (AK11 IM) o tej samej masie. Określono wpływ temperatury wyciskania współbieżnego na siły maksymalne w procesie oraz jakość powierzchni przy użyciu SEM. Dodatkowo wyznaczono własności mechaniczne w próbie jednoosiowego rozciągania uzyskanych profili. Nie zaobserwowano znaczącego wpływu temperatury procesu na otrzymane własności wytrzymałościowe oraz plastyczne. Powierzchnia profili wyciskanych w 500°C charakteryzowała się prostopadłymi pęknięciami do kierunku wyciskania. Wady powierzchniowe zaobserwowano również w prętach wyciskanych w temperaturze 350°C. Badania wytrzymałościowe wykazały silny wpływ warunków konsolidacji na własności plastyczne profili otrzymanych z wiórów AlSi11. Pręty wyciśnięte w temperaturze 400°C i 450°C cechowały się gładką i błyszczącą powierzchnią

Wpływ szybkiej krystalizacji stopów aluminium z różną zawartością Si na własności mechaniczne oraz mikrostrukturę

Rapid solidification is a relatively new and effective way of producing ultrafine-grained UFG aluminum alloys with enhanced mechanical properties. Due to a significant cooling rate close to nearly 106 K/s, it is possible to obtain a material with grain size far below 100 nm. In the present study, RS aluminum alloys with an Si content in a range of 5–10 wt% were produced during melt spinning. As a result, materials in the form of ribbons were produced. The as-received flakes were subjected to cold pressing into cylindrical billets with a diameter of 40 mm. Hot extrusion of pre-compacted material was subsequently performed at a temperature of 450°C with a press ram speed of 3 mm/s and extrusion ratio of λ = 25. In this work, the influence of brittle phases on the mechanical properties of as-extruded rods will be examined. Both tensile and microhardness tests were performed in order to determine the mechanical properties of the obtained profiles. It has been shown that brittle-phase refinement during melt spinning significantly influences the mechanical properties of the tested materials.W wyniku szybkiej krystalizacji możliwe jest otrzymanie struktury drobnoziarnistej stopów aluminium o podwyższonych własnościach mechanicznych. Znaczna szybkość chłodzenia na poziomie 106 K/s umożliwia otrzymanie wielkości ziarna na poziomie 100 nm. W prezentowanych w pracy badaniach szybkiej krystalizacji poddano stopy aluminium o zawartości 5 oraz 10% wagowych Si. Otrzymane taśmy poddano wstępnemu prasowaniu na zimno do form brykietów o średnicy 40 mm. Proces wyciskania przeprowadzono w temperaturze 450°C z prędkością tłoka równą 3 mm/s. Stopień przerobu wynosił λ = 25. W niniejszym opracowaniu badano wpływ kruchych faz na własności mechaniczne wyciskanych prętów. W tym celu wykonano próbę jednoosiowego rozciągania oraz pomiary mikrotwardości otrzymanych profili. Wykazano znaczny wpływ rozdrobnienia kruchych faz podczas szybkiej krystalizacji na własności mechaniczne badanych materiałów