Wpływ dodatku miedzi oraz zawartości fazy umacniającej sic na mikrostrukturę i twardość kompozytów Al-SiC

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące właściwości mechanicznych oraz mikrostruktury kompozytów na osnowie aluminium i jego stopu Al4Cu, umacnianych cząstkami węglika krzemu. Praca miała na celu określenie wpływu ilości fazy umacniającej SiC oraz dodatku miedzi do aluminiowej osnowy na mikrostrukturę oraz twardość tych kompozytów. Kompozyty Al-SiC oraz Al4Cu-SiC zostały otrzymane na drodze metalurgii proszków. Faza umacniająca została dodana w ilościach: 2,5; 5; 7,5; 10 oraz 15 wag. SiC. Formowanie kompozytów obejmowało proces prasowania jednostronnego pod ciśnieniem 300 MPa oraz proces spiekania w atmosferze azotu w temperaturze 600°C przez 1 godz. Dodatkowo dokonano operacji doprasowania i ponownego spiekania w celu uzyskania wyższej gęstości, a przez to lepszych właściwości mechanicznych. Uzyskane kompozyty poddano badaniom gęstości oraz twardości, a następnie dokonano obserwacji mikrostruktury przy użyciu mikroskopu świetlnego oraz skaningowego mikroskopu elektronowego. Przeprowadzone badania dowiodły, że ze wzrostem zawartości cząstek fazy SiC nastąpił wzrost twardości kompozytów, a najwyższą wartość twardości uzyskano dla najwyższej zawartości fazy umacniającej SiC. Dodatek miedzi do osnowy również pozwolił na niemal dwukrotny wzrost twardości kompozytów w porównaniu do kompozytów na osnowie aluminium bez dodatku miedzi. Jak przypuszczano, operacje doprasowania i ponownego spiekania skutkowały w obu przypadkach lepszym zagęszczeniem kompozytów.

---

In this paper results of mechanical properties and microstructure of aluminium matrix and aluminium alloy AI4Cu matrix composites reinforced with silicon carbide particles are presented. The main purpose of the work was to determine the influence of weight fraction of reinforcing phase SiC and addition of copper into aluminium matrix on microstructure and hardness of these composites. Al-SiC and AI4Cu-SiC composites were fabricated by using powder metallurgy methods. The reinforcing phase was added in amounts of: 2.5; 5; 7.5, TO and 75 wt % of SiC. Composites forming consisted of single pressing under the 300 MPa pressure and sintering process in nitrogen atmosphere at 600 °Cfor one hour. The additional pressing and sintering were applied in order to obtain higher densification and therfore better mechanical properties. Obtained composites were subjected to density and hardness measurements. The microstructure observation by using both light and scanning electron microscopy was analyzed. Studies show that the increasing of silicon carbide reinforcement resulted in obtaining higher hardness and reached the highest value for the highest content of reinforcing phase. The addition of copper into the matrix also resulted in almost twice increasing of hardness value forAl4Cu matrix composites compared to aluminium matrix composites without the addition of copper. As expected the additional pressing and sintering operations allowed to obtain better densification for composites.