Tytuł pozycji:
Wear resistance of composites with Mg–Zn–RE–Zr alloy matrix and open-celled carbon foam
In this article, a magnesium matrix composite, reinforced with open-celled carbon foam and fabricated by pressure infiltration method, was examined. The main problem analysed was the usefulness of two commercial magnesium alloys RZ5 and ZRE1 as matrices in terms of composite tribological properties. Results of composite microstructure examinations by LM and SEM with EDS, porosity and hardness measurements were presented, and wear resistance in a dry friction conditions was characterized by a pin–on–disc method. The friction coefficient, the mass loss of sample and cast iron countersample, and wear trace depth were measured, as well as the mechanism of wear was examined by SEM observations of the wear traces. Obtained results show good infiltration of open-celled carbon foam and microstructural effects at an interface similar to the particulate and fibrous composites of C–Mg systems. Differences in wear resistance, dependent on applied matrix alloy, were revealed, and the ZRE1 magnesium alloy was indicated as more favourable, due to a composite lower friction coefficient, less mass lost, and wear trace depth. The wear of open-celled carbon foam was regular and without cracks in the reinforcement, fragmentation, or pulling out.
Kompozyty z osnową ze stopów lekkich, głównie aluminium, zbrojone otwartokomórkowymi pianami ceramicznymi, najczęściej z Al2O3, są obecnie przedmiotem prac o charakterze technologicznym i poznawczym. Takie rozwiązanie pozwala uniknąć segregacji zbrojenia, co może mieć miejsce w przypadku aplikacji w kompozytach metalowych cząstek bądź włókien. Jednak oprócz znanej kwestii oddziaływania fizykochemicznego metal–zbrojenie pojawia się nowy problem technologiczny — prawidłowa infiltracja piany metalem. Obydwa zagadnienia są bezpośrednio związane z doborem składu chemicznego stopu, gdyż stopy przydatne jako samodzielne tworzywo konstrukcyjne mogą być w kompozytach zupełnie nieużyteczne. W artykule zaprezentowano nowy materiał kompozytowy, w którym zbrojenie stanowiła otwartokomórkowa piana węglowa (Cof), a osnowę dwa konwencjonalne, odlewnicze stopy magnezu RZ5 i ZRE1 zawierające metale ziem rzadkich RE. Rolą komponentu węglowego w takim materiale, podobnie jak w przypadku aplikacji cząstek węgla szklistego i włókien węglowych krótkich, jest m.in. zmiana właściwości tribologicznych. Celem pracy była charakterystyka wytworzonego w Politechnice Śląskiej metodą infiltracji ciśnieniowej kompozytu zawierającego otwartokomórkową pianę węglową o takiej samej geometrii i dwa różne stopy osnowy z układu Mg–Zn–RE–Zr. Charakterystyka objęła głównie mikrostrukturę i badania tribologiczne w warunkach tarcia suchego. Na jej podstawie wskazano, który spośród zastosowanych stopów jest korzystniejszy z punktu widzenia zużycia kompozytu.
Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).
