Wytwarzanie oraz własności tribologiczne materiałów kompozytowych na osnowie miedzi umocnionej włóknami tlenku aluminium

Abstract

The investigation was carried out on the production by pressure infiltration (squeeze casting) of metal matrix composite materials based on pure Cu-ETP copper containing δ-alumina SAFFIL fibres The microstructure of composite specimens and morphology was examined using SEM and optical microscopy. Physical properties: Brinell hardness HBW and density were characterized. Preforms with 10, 15 and 20 vol. % of fibres were preheated and infiltrated applying the infiltration pressure of 100 MPa. The strengthening of matrix with SAFFIL fibres resulted in significant increase of hardness. Metallographic examinations showed, that SAFFIL fibres are not destroyed in course of the infiltration process and are uniformly distributed in copper matrix. SEM observations confirm the poor wettability of fibres by liquid Cu-ETP. The wear of manufactured MMCs during dry sliding against cast iron applying a pin-on-disc tester were recorded after 1, 3.5 and 8.5 km of friction distance. Increasing content of SAFFIL fibres in the copper matrix results in the significant decreasing of wear.Przeprowadzono obserwacje mikroskopowe, badania twardości tribologicznej materiałów kompozytowych na osnowie miedzi M1E umocnionej włóknami δ-Al2O3 SAFFIL. Porowate kształtki z włókien ceramicznych nasycano miedzią metodą infiltracji ciśnieniowej (squeeze casting) pod ciśnieniem 100 MPa. Przeprowadzone badania z wykorzystaniem mikroskopu skaningowego oraz optycznego wykazały równomierne rozmieszczenie włókien, jednakże z licznymi defektami i słabą zwilżalnością umocnienia przez ciekłą miedź. Zbadano twardość Brinella HBW oraz gęstość materiałów kompozytowych zawierających 10, 15 i 20 obj. % włókien Al2O3. Stosując urządzenie do badania zużycia typu „pin-on-disc” przeprowadzono badania odporności na zużycie ścierne w warunkach tarcia suchego i stwierdzono, że wraz ze wzrostem zawartości włókien zwiększa się twardość i odporność na zużycie ścierne. W stosunku do nieumocnionej osnowy odporność materiałów kompozytowych zawierających 20% włókien zwiększa się około 10-krotnie. W mniejszym stopniu ulega zmianie współczynnik tarcia, który przy tarciu w parze z materiałami kompozytowymi jest o około 10-20% mniejszy niż przy ścieraniu z nieumocnioną miedzią