Publikacje

Streszczenie:

Do wytworzenia kompozytów włóknistych miedź-fazy międzymetaliczne zastosowano metodę metalurgii proszków a następnie wyciskanie. Mieszaniny proszku miedzi i proszku tytanu dodanego w ilości: 1 ; 2.5 i 5% były prasowane na zimno i spiekane w temperaturze 850°C. Następnie spieki poddano wyciskaniu metodą KOBO. Podczas wyciskania twarde cząstki wzmacniające ulegają deformacji plastycznej, przyjmując kształt włókien. Uzyskane kompozyty składają się z osnowy miedziowej, w której rozmieszczone są włókniste wydzielenia twardych faz międzymetalicznych miedziowo-tytanowych. Badania metalograficzne kompozytów pozwoliły stwierdzić, że cząstki wzmacniające kompozyt są rozmieszczone jednorodnie w miedziowej matrycy. Za pomocą mikroskopu skaningowego i mikroanalizatora rentgenowskiego zidentyfikowano fazy powstające w trakcie spiekania na granicy Cu-Ti. Produkty reakcji Ti-Cu składają się z warstwy zewnętrznej utworzonej na granicy miedzi z tytanem, w której stwierdzono fazy międzymetaliczne miedziowo-tytanowe i rdzenia o strukturze roztworu stałego miedzi w tytanie. Mikrotwardość cząstek wzmacniających wynosiła 760 HV0.65. Próbki kompozytów oraz spieku miedzi niewzmocnionego twardymi cząstkami poddano próbie ściskania. Próbki obciążone były równolegle i prostopadle do kierunku wyciskania. Stwierdzono, że wartość umownej granicy plastyczności wzrasta wraz ze zwiększeniem ilości cząstek wzmacniających w osnowie kompozytu. Zaobserwowano anizotropię własności mechanicznych kompozytów Cu-2.5%Ti i Cu-5%Ti: wartość umownej granicy plastyczności zmierzona równolegle do kierunku wyciskania była wyższa niż w kierunku prostopadłym. Kompozyty włókniste Cu-2.5%Ti i Cu-5%Ti posiadają kilkakrotnie wyższą wartość umownej granicy plastyczności niż spiek miedzi niewzmocniony włóknami zawierającymi fazy miedziowo-tytanowe.

Abstract:

Copper-intermetallic fibrous composites were produced using the powder metallurgy method followed by extrusion. The mixtures of Cu powder with 1 wt.% Ti; 2.5 wt.% Ti and 5 wt.% Ti powder were cold pressed and sintered at a temperature of 850°C. The sintered material was extruded using the KOBO method. During extrusion the hard particles containing copper- -titanium intermetallic phases undergo a plastic deformation assuming a fibrous shape as the processed composite consists of a copper matrix reinforced with fibrous particles of copper-titanium intermetallic phases. Metallographic examinations of the composites revealed uniform distribution of the reinforcing particles in the copper matrix. SEM investigations and X-ray microprobe analysis showed that as a result of sintering intermetallic phases were synthesized at the Cu-Ti interface. The Ti-Cu reaction products were composed of intermetallic phases in the external zone (at the copper-titanium interface) and the core containing a solid solution of copper in titanium. The microhardness of the reinforcing particles was 760 HV0.65. The samples of the composites and sintered unreinforced copper were examined in a compression test, parallel and perpendicular to the extrusion direction. The yield strength value of the composites increases with an increase in the number of reinforcing particles in the copper matrix. Mechanic anisotropy was observed for the Cu-2.5wt.% Ti and Cu-5wt.% Ti composites: the yield strength was higher for the composites loaded parallel to the extrusion direction than for those loaded perpendicular. The yield strength of the Cu-2.5wt.% Ti and Cu-5wt.% Ti copper-intermetallic fibrous composites was several times higher than that of the unreinforced copper.

B I B L I O G R A F I A[1] Kaczmar J. W., Pietrzak K., Włosiński W., The production and application of metal matrix composite materials, Journal of Materials Processing Technology 2000, 106, 58-67.
[2] Materials Science and Technology edited by R. W. Cahn, P. Haasen, E. J. Kramer, Wiley Verlag 2005, 8, 338.
[3] Warrier K. G. K., Rohatgi P. K., Copper-titania electrical contacts, Powder Metall 1984, 29, 65-69.
[4] Tjong S. C., Lau K. C., Abrasive wear behavior of TiB2 particle-reinforced copper matrix composites. Materials Science and Egineering, A 2000, 282, 183-186.
[5] Tian J., Shobu K., Hot-pressed AlN-Cu metal matrix composites and their thermal properties, Journal of Metal Science 2004, 39, pp. 1309-1313.
[6] Chang S. Y., Lin S. J., Fabrication of SiCx reinforced copper matrix composite by electroless copper plating, Scripta Materialia 1996, 35, 225-231.
[7] Tjong S. C., Lau K. C., Tribological behaviour of SiC particle-reinforced copper matrix composites, Materials Letters 2000, 43, 274-280.
[8] Peng L., Fabrication and properties of Ti3AlC2 particulates reinforced copper composites, Scripta Materialia 2007, 56, 729-732.
[9] Zhou Y., Chen B., Wang X., Yan C., Mechanical properties of Ti3SiC2 particulate reinforced copper prepared by hot pressing of copper coated Ti3SiC2 and copper powder, Materials Science and Technology 2004, 20, 661-665.
[10] Akhtar F., Askari S. J., Shah K. A., Du X., Guo S., Microstructure, mechanical properties, electrical conductivity and wear behaviour of high volume TiC reinforced Cu-matrix composites, Materials Characterization 2009, 60, 327-336.
[11] Deshpande P. K., Lin R. Y., Wear resistance of WC particle reinforced copper matrix composites and effect of porosity, Materials Science and Engineering A 2006, 418, 137-145.
[12] Wu J. Y., Zhou Y. C., Wang J. Y., Tribological behavior of Ti2SnC particulate reinforced copper matrix composites, Materials Science and Engineering A 2006, 422, 266-271.
[13] Tjong S. C., Ma Z. Y., Microstructural and mechanical characteristics of in situ metal matrix composites, Materials Science and Engineering 2000, 29, 49-113.
[14] Phase Equlibria, Crystallographic and Thermodynamic Data of Binary Alloys, Landolt-Börnstein/New Series IV/5, Springer 1998.
[15] Bochniak W., Korbel A., KOBO Type forming: forging of metals under complex conditions of the process, Journal of Materials Processing Technology 2003, 134, 120-134.

POWRÓT

Strona główna > Publikacje

Processing copper-intermetallic fibrous composites from copper and titanium powders