Mechanische Eigenschaften von AlSi11 + SiC-Kompositwerkstoffen im Druckgussverfahren

Exklusiv
GIESSEREI PRAXIS 12/2019
Forschung
Druckguss

Die Forschungsergebnisse zur Herstellung, Verarbeitung im Druckguss, Struktur und den mechanischen Eigenschaften von Kompositwerkstoffen auf der mit SiC-Partikeln verstärkten AlSi11-Legierungsmatrix werden vorgestellt. Es wurden Verbundstoffe hergestellt, die 10 und 20 %-Volumen SiC-Teilchen mit einer Größe von 71 bis 100 μm enthielten. Die kompositische Suspensionen wurden auf einer horizontalen Kaltkammer-Druckgießmaschine mit einer Formsprengkraft von 1,6 MN mit konstanten Gießparametern gegossen. Die Gussteile wurden gemäß dem Versuchsplan mit folgenden variablen Gießparameter hergestellt: Gießkolbengeschwindigkeit in der zweiten Phase vII = 3,6 m/s und 1,2 m/s, Nachdruck pIII = 20 MPa und 40 MPa und die Angießschlitzenbreite 1,5 und 3,0 mm.

Beobachtungen und Messungen der SiC-Partikelverteilung in der Matrix und im Guss wurden durchgeführt. An den Gussproben wurden Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung bestimmt. Der Einfluss von Gießparametern auf die mechanischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen und die Korrelation zwischen der Verteilung von SiC-Partikeln in der Matrix und den mechanischen Eigenschaften konnten mathematisch bestimmt werden. Es wurde eine signifikante Auswirkung der Gießparameter auf die Struktur und die mechanischen Eigenschaften von Kompositen festgestellt, insbesondere eine Erhöhung der Gleichmäßigkeit der SiC-Partikelverteilung in der Matrix und der mechanischen Eigenschaften mit zunehmender Füllgeschwindigkeit. Die Erhöhung der mechanischen Eigenschaften von Kompositen mit erhöhter Gleichmäßigkeit der SiC-Partikelverteilung in der Matrix beider Verbundwerkstofftypen wurde bestätigt.

Mechanical Properties of AlSi11 + SiC Composites
Produced through Die Casting

The AlSi11 matrix composites with 10 % and 20 % vol. 71100 μm in size reinforcing SiC particles were manufactured by suspension mixing and pressure die casting. Composite suspensions were stirred by means of turbine impeller and then the composite samples for mechanical tests were cast using horizontal cold-chamber machine. The following constant parameters of casting were used: plunger diameter dk = 40 mm, I phase plunger velocity vk1 = 0.3 m/s, pouring temperature 893 K. Castings of sample for mechanical tests were cast accordingly to mathematical plan experiments with the following variable parameters: II phase plunger velocity vII 3.6 m/s and 1.2 m/s, intensification pressure pIII 20 MPa and 40 MPa and width of knife gate 1.5 and 3.0 mm.

The SiC particle arrangement in composite matrix was measured by quatitative metallographic method. The following mechanical properties of composite castings were tested: tensile strength, yield point and elongation. The influence of casting parameters on mechanical properties of composites and correlation between SiC particle arrangement in composite matrix and their mechanical properties were presented as adequtelly regrresion equations.

Mechanical properties of composites were improved with increasing of SiC particles uniform arrangement in composite matrix. Better uniform arrangement of SiC particles in composite matrix were obtained with increasing injection velocity of composite suspension during mold filling.

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