Thesis /

ROMDOC-THESIS-2017-1225

Contribuţii privind obţinerea materialelor compozite Al/Al2O3/Gr prin aliere mecanică

Iacob, Gheorghe
2012-09-28

Abstract: REZUMAT Pentru îmbunătăţirea proprietăţile aluminiului şi aliajelor sale, alierea acestora cu elemente atent selecţionate s-a dovedit a fi o metodă viabilă şi eficientă. În ciuda varietăţii mari a aliajelor existente şi a condiţiilor de aliere considerate, aproape toate studiile realizate sunt concentrate asupra utilizării tehnicilor metalurgice tradiţionale. Metalugia pulberilor este ramura cu o dezvoltare remarcabilă în ultimii ani, datorită progreselor ce s-au realizat în legătură cu dezvoltarea domeniului de producere a pulberilor metalice şi nu numai, şi a tehnicilor moderne de procesare a acestora. Piesele rezultate prin această metodă au avantaje tehnice şi economice care le-au făcut foarte atractive şi cu destul de multe aplicaţii în industrie, cu precădere în ramurile industriei constructoare de maşini, industriei electrotehnică şi electronică şi industriei aeronautice. Lucrarea intenţionează a da metode de cercetare valide pentru activitatea industrială, pentru o reală utilizare, permiţând ameliorarea sensibilă a calităţii şi performanţelor materialelor. În prima parte a lucrării este realizată o încadrare a subiectului abordat în problematica generală actuală, de cunoaştere a procesării materialelor compozite pe bază de aluminiu. Sunt prezentate metodele de obţinere, cu exemplificarea particularităţilor fiecărui procedeu dezvoltat până în momentul de faţă, conexiunile structură-densitate-proprietăţi mecanice şi tribologice, aspecte strâns legate de procesul alierii mecanice şi suportul tehnologic al procedeului de compactare-sinterizare, ca alternativă mai simplă şi eficientă de a produce materiale compozite utilizabile în industria constructoare de maşini. Partea a două a tezei de doctorat prezintă sinteza, dezvoltarea şi caracterizarea unui sistem compozit metalic-ceramic pentru posibile aplicaţii în industria autovehiculelor pentru piese cu comportament tribologic. În acest studiu au fost selectate şi produse compozite hibrid de tipul Al/Al2O3/Gr cu diferite compoziţii ale elementelor, printr-o tehnică simplă, uşor de reprodus, şi anume aliere/măcinare mecanică urmată de compactarea pulberilor obţinute şi sinterizarea presatelor. Variaţia conţinutului elementelor de ranforsare folosite pentru obţinerea compozitelor, şi anume, 10, 15 şi 20 % gr. pentru pulberea ceramică, dură, de Al2O3 şi 1 şi 3 % gr. pentru pulberea lubrifiantă de grafit, diferenţa de conţinut reprezentând-o materialul matricei, pulbere de Al pură, precum şi varierea timpului de aliere/măcinare la 2 şi 4 ore, au condus la obţinerea a 12 tipuri de compozite diferite. Ulterior, sunt sintetizate rezultatele încercărilor experimentale efectuate pentru a obţine compozite metalice pe bază de aluminu ranforsate cu alumină şi grafit, acordându-se o atenţie deosebită morfologiei şi structurii compozitelor obţinute şi proprietăţilor fizico-tehnologice, mecanice şi tribologice . Teza s-a axat, în primul rând, asupra caracteristicilor şi proprietăţilor compozitelor obţinute prin tehnica alierii/măcinării mecanice, fiind folosite procedee şi metode de caracterizare specifice metalurgiei pulberilor. ABSTRACT To improve the properties of aluminum and its alloys, alloying them with carefully selected elements proved to be a viable and effective method. Despite the large variety of existing alloys and alloying conditions considered, almost all studies are focused on using traditional metallurgical techniques. Powder metallurgy is the branch with a remarkable development in recent years due to the progress that has been made with the development of the field of producing metallic powders and beyond, and their modern processing techniques. Resulting parts from this method have technical and economic advantages which made them very attractive for many applications in industry, especially in engineering industries, electrical, electronics industry and aviation industry. This paper intends to give valid research methods for industrial activity, for real use, allowing significant improvement in the quality and performance of materials. The first part of the thesis is a classification of current topics of general issues, and knowledge on aluminum-based composite materials processing. There are presented the obtaining methods, with specifics examples of each method developed until present, connections of structure-density-mechanical and tribological properties, aspects closely related to mechanical alloying process and technological support of compaction-sintering process as simple and efficient alternative to produce composite materials used in mechanical engineering. The second part of the thesis presents the development, synthesis and characterization of a metalic-ceramic composite system for possible applications in engineering industry for tribological parts. In this study were selected and produced Al/Al2O3/Gr hybrid composites with various compositions of elements, through a simple technique, easily reproducible, i.e. mechanical alloying followed by compaction and sintering of obtained powders. Variation of reinforcement elements content used to obtain composites, namely, 10, 15 and 20 wt. % for hard ceramic Al2O3 powder and 1 and 3 wt. % for lubricating graphite powder, the content difference being the material matrix, pure Al powder, also by varying alloying / milling time at 2 and 4 hours led for obtaining of 12 different composite types. Subsequently, are summarized the experimental test results performed to obtain aluminum composites reinforced with alumina and graphite, paying special attention to the morphology and structure of composites obtained, technological properties and mechanical and tribological properties. The thesis focused primarily on the characteristics and properties of composites obtained by alloying / milling process, by specific powder metallurgy characterization methods. The X-ray diffraction technique (XRD) was used to confirm the phase evolution and purity and crystalline structure. Electron microscopy techniques (SEM-EDAX) were used to investigate the morphology of powders, crystal size and their elemental chemical analysis. Tehnica de difracţie cu raze X (XRD) a fost utilizată pentru a confirma evoluţia fazelor, puritatea şi structura cristalină a acestora. Tehnicile de microscopie electronică (SEM-EDAX) au fost utilizate pentru a cerceta morfologia pulberilor, dimensiunea cristalelor, precum şi analiza chimică elementară a acestora. Compactarea în tablete cilindrice şi apoi sinterizarea în vid a acestora, a fost realizată pentru a studia comportamentul după sinterizare, procesul de densificare, şi determinarea proprietăţilor mecanice şi tribologice, prin determinarea durităţii Vickers şi a rezistenţei la uzură, aceste proprietăţi etalând valori destul de bune. Rezultatele în urma studiilor de cercetare asupra compozitelor hibrid de tipul Al/Al2O3/Gr prin evaluarea distribuţiei ranforsantului în matrice şi prin evaluarea efectului conţinutului elementelor de ranforsare asupra proprietăţilor compozitelor, au fost obţinute prin diverse procedee şi tehnici, totul pentru a avea o idee cât mai clară asupra proprietăţilor acestor compozite. Prin această teză s-a încercat cuprinderea şi evaluarea cât mai multor parametrii şi mărimi ce influenţează sistemul (granulaţia, densitatea, calitatea materialului, parametrii tehnologici ai procesului), structura şi morfologia compozitelor obţinute, permiţând, prin evaluarea cât mai multor parametri, o înţelegere mai bună a conexiunilor existente. Cuvinte cheie: compozite hibrid; aliere/măcinare mecanică; metalurgia pulberilor; microscopie electronică; difracţie de raze X; microduritate Vickers; rezistenţa la uzură; Compaction in cylindrical tablets and then vacuum sintering was conducted to study the behavior after sintering, the densification process, and mechanical and tribological properties by determining Vickers hardness and wear resistance, these properties presenting good values. Results from research studies on Al/Al2O3/Gr hybrid composites by evaluating the reinforcement distribution in the matrix and by assessing the effects of reinforcement elements content on the properties of composites, were obtained by different methods and techniques, all to have a clearer idea on the properties of these composites. This thesis attempts enrollment and assessment as many influencing parameters of the system (particle size, density, quality of material, technological parameters of the process), the structure and morphology of the composites obtained, allowing by evaluation of several parameters, for a better understanding of the existing connections. Keywords: hybrid composite; mechanical alloying / grinding, powder metallurgy, electron microscopy, X-ray diffraction, Vickers microhardness, wear resistance;

Keyword(s): Compozite cu matrice metalică -- Teză de doctorat ; Compozite hibride -- Teză de doctorat ; Aluminiu -- Aliaje -- Teză de doctorat
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files

Similar records

 

People who viewed this page also viewed:

(250)  Cercetări privind dezvoltarea de interfeţe utilizator virtuale pentru aplicaţii de teleoperare în robotică - Popa, Stelian - ROMDOC-THESIS-2021-2322 (250)  Sisteme electronice de control automat a proceselor tehnologice din industria cimentului - Bernea, Florin George - ROMDOC-THESIS-2021-2312 (250)  Optimizarea conceptuală şi operaţională a instalaţiilor chimice multiscop - Voinescu, Sorin - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2003-000000054 (247)  Managementul congestiilor în sistemele electroenergetice în prezenţa surselor regenerabile - Boambă, Claudia-Elena - ROMDOC-THESIS-2021-2325 (243)  Simularea numerică a echipamentelor hidropneumatice de aviaţie - Dincă, Liviu - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2005-000013939

 

Rate this document:

Be the first to review this document.

Discuss this document:

Start a discussion about any aspect of this document.