Részecskeerősítésű, alumíniumötvözet mátrixú szintaktikus fémhabok mechanikai tulajdonságai
Absztrakt
Kisnyomásos infiltrálással állítottunk elő mátrixanyagában erősített szintaktikus fémhabokat (SzF-okat). Mátrixanyagnak AlSi7Mg ötvözetet alkalmaztunk, míg töltőanyagként kerámia gömbhéjat (KG) vagy duzzasztott agyagkavicsot (DA) használtunk. A mátrixot Al2O3 (0,6 mm vagy 1,2 mm névleges méretű) vagy SiC (0,4 mm névleges méretű) részecskékkel erősítettük. Az előállított mintákat szerkezetileg (mikroszerkezet) és mechanikailag (szabványos nyomóvizsgálat) vizsgáltuk. A mikroszkópos vizsgálatok alapján megállapítható, hogy a kisnyomásos infiltráció alkalmasnak bizonyult a mátrixanyagában erősített SzF-ok gyártására. A mérnöki feszültség – mérnöki alakváltozás görbéinek alakját főleg a töltőanyag határozta meg. A KG-at tartalmazó SzF-ok nagyfeszültségi csúcsot mutattak, míg a DA töltőanyag használata simább átmenetet biztosított az egyenletes, rugalmas szakasz és a platós régió között. Az SzF-ok nyomószilárdsága jelentősen növekedett az erősítés hatására. Lineáris kapcsolatokat találtunk a nyomó szilárdság és az Al2O3 részecskék névleges mérete között. Az SzF-ok platószilárdsága, és így az elnyelt mechanikai energia csökkent az erősítés jelenléte miatt. A csökkenést a feszültséggyűjtő részecskék okozták, amit csak az nagyobb keménységű SiC részecskékkel lehetett kompenzálni. Elmondhatjuk, hogy a SzF-ok meghibásodási módjai a töltőanyagtól függtek.
Hivatkozások
Ashby MF: Chapter 3 - Engineering Materials and Their Properties. In: Ashby MFBT-MS in MD (Fourth E, ed., Oxford: Butterworth-Heinemann; 2011, p. 31-56. https://doi.org/10.1016/B978-1-85617-663-7.00003-5
Song J, Xu S, Xu L, Zhou J, Zou M: Experimental study on the crashworthiness of bio-inspired aluminum foam-filled tubes under axial compression loading. Thin-Walled Struct 2020; 155: 106937. https://doi.org/10.1016/j.tws.2020.106937
Rabiei A, Portanova M, Marx J, Scott C, Schwant J: A study on puncture resistance of composite metal foam core sandwich panels. Adv. Eng. Mater. 2020; n/a. https://doi.org/10.1002/adem.202000693
Alteneiji M, Krishnan K, Guan ZW, Cantwell WJ, Zhao Y, Langdon G: Dynamic response of aluminium matrix syntactic foams subjected to high strain-rate loadings. Compos. Struct. 2023; 303: 116289. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.116289
Thalmaier G, Sechel NA, Csapai A, Popa CO, Batin G, Gábora A, et al.: Aluminum perlite syntactic foams. Materials (Basel) 2022; 15. https://doi.org/10.3390/ma15155446
Ferguson JB, Santa Maria JA, Schultz BF, Rohatgi PK: Al-Al2O3 syntactic foams - Part II: Predicting mechanical properties of metal matrix syntactic foams reinforced with ceramic spheres. Mater. Sci. Eng. A 2013; 582: 423-32. https://doi.org/10.1016/j.msea.2013.06.065
Son YG, Lee YC, Jung SS, Kwon HS, Lee W, Park Y: Synthesis and characterization of hollow glass sphere containing aluminum syntactic foam by spark plasma sintering and hot pressing. Metals (Basel) 2019; 9. https://doi.org/10.3390/met9121266
Vendra LJ, Rabiei A: A study on aluminum-steel composite metal foam processed by casting. Mater. Sci. Eng. A 2007; 465: 59-67. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.04.037
Wiener C, Chmelík F, Ugi D, Máthis K, Knapek M: Damage characterization during compression in a perlite-aluminum syntactic foam. Materials (Basel) 2019; 12. https://doi.org/10.3390/ma12203342
Wright A, Kennedy A: The processing and properties of syntactic al foams containing low cost expanded glass particles. Adv. Eng. Mater. 2017; 19:1-6. https://doi.org/10.1002/adem.201600467
Kemény A, Leveles B, Károly D: Functional aluminium matrix syntactic foams filled with lightweight expanded clay aggregate particles. Mater. Today Proc. 2021. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.164
