Struktura i wybrane własności materiałów kompozytowych o osnowie stopu EN AW6061 wzmacnianych cząstkami faz międzymetalicznych Ti3Al

Przedstawiono wyniki badań nad możliwością wytwarzania materiałów kompozytowych o osnowie stopu aluminium EN AW6061 wzmacnianych cząstkami fazy międzymetalicznej Ti3Al w procesach metalurgii proszków i wyciskania na gorąco. Stwierdzono, że proces mechanicznego mielenia w zasadniczy sposób oddziałuje na własności materiałów proszkowych poprzez zmianę ich morfologii ze sferycznej, charakterystycznej dla stanu wyjściowego, w odkształconą plastycznie - płatkową, która następnie w powtarzających się procesach zgrzewania i pękania materiału umocnionego ponownie przyjmuje postać cząstek równoosiowych. Wykonane badania pozwoliły stwierdzić ponadto, że cząstki fazy międzymetalicznej odkształcają się plastycznie podobnie jak cząstki materiału osnowy, a zatem cząstki fazy międzymetalicznej Ti3Al w przeciwieństwie do cząstek ceramicznych nie wpływają na przyspieszenie procesu mechanicznego mielenia. Wytworzone materiały kompozytowe charakteryzują się równomiernym rozłożeniem rozdrobnionych cząstek wzmacniających, wpływającym na podwyższenie własności mechanicznych. W porównaniu do materiałów kompozytowych wytworzonych przez wyciskanie zmieszanych proszków materiałów wyjściowych, dla których dodatek cząstek wzmacniających powoduje wzrost twardości o 20-25 HV1, mechaniczne mielenie tych samych proszków z utworzeniem proszków kompozytowych powoduje dwukrotny wzrost twardości w odniesieniu do materiału osnowy. Rozdrobnienie mikrostruktury w połączeniu z dyspersyjnym umocnieniem materiału od cząstek wzmacniających prowadzi do znaczącej poprawy własności mechanicznych. Materiały kompozytowe z 15% wagowym udziałem cząstek Ti3Al osiągają wytrzymałość na rozciąganie Rm ok. 400 MPa.

---

The present work investigates the production of aluminium EN AW6061 matrix composite materials reinforced with Ti3Al particles by powder metallurgy techniques and hot extrusion. The introduction of new reinforcements such as inter-metallics to aluminium alloys continues to be investigated in order to improve final behaviour of AMCs as well as to avoid some drawbacks of using ceramics as aluminium alloys reinforcements. The milling process has a big influence on the characteristics of powder materials, changing the spherical morphology of as-received powder (Fig. 1), during milling process to flattened one due to particle deformation (Fig. 2), followed by welding and fracturing particles of deformed and hardened enough which allows to receive equiaxial particles morphology again (Fig. 3). The investigation shows that so called brittle intermetallic particles yields to plastic deformation as good as ductile aluminium alloy particles. That indicates that in contrary to ceramics particle, the Ti3Al intermetallic powder can not play a role of the accelerator during mechanical milling. The mechanically milled and extruded composites show finer and better distribution of reinforcement particles what leads to better mechanical properties of obtained products (Fig. 5). The hardness increases twice in case of mechanically milled and only 20-25 HV1 for low energy mixed and hot extruded composites (Fig 6.) The finer microstructure increase mechanical properties of composites materials. The higher reinforcement content results in higher particles dispersion hardening (Fig 7). Composites reinforced with 15% of Ti3Al reach about 400 MPa UTS.