Jauhemetallurgisten alumiinituotteiden ja komposiittien valmistus ja ominaisuudet

Antero Jokinen, Amar Mahiout, Klaus Rahka, Simo-Pekka Hannula

    Research output: Book/ReportReport

    Abstract

    Työssä kuumapursotettiin eri menetelmillä jauhemetallurgisia alumiiniseoksia ja alumiinimatriisikomposiitteja. Tuotteille suoritettiin mikrorakennetarkasteluja sekä veto-, väsymis- ja korroosiokokeita. Lisäksi ominaisuuksia verrattiin tavanomaisesti valmistettuihin alumiiniseoksiin. Koemateriaaleina käytettiin alumiiniseosjauheita P/M 2014 ja P/M 7090 sekä lujitteina piikarbidiviskereitä ja -partikkeleita. Vertailumateriaaleiksi valittiin tavanomaisesti valmistetut muokatut seokset I/M 2024 ja I/M 7075. Jauheet kiinteytettiin kolmella menetelmällä: kapseloitujen, kylmäpuristettujen tai irtonaisten jauheiden kuurnapursotuksella. Valmistetut tangot lämpökäsiteltiin T6-tilaan. Tuotteiden mikrorakenne tutkittiin sekä poikittais- että pitkittäissuunnassa optisella- ja pyyhkäisyelektronimikroskoopilla. Materiaaleille tehtiin vetokokeet ja väsytyskokeet 0-symmetrisellä vaihtelevalla aksiaalisella kuormituksella. Korroosionkestävyys tutkittiin painohäviö-, rakokorroosio-, kerrostumakorroosio- ja sähkökemiallisilla polarisaatiokokeilla. Valmistettujen tuotteiden mikrorakenne oli hyvin hienojakoinen ja homogeeninen, eikä huokoisuutta esiintynyt lukuun ottamatta irtonaisesta jauheesta pursotettuja tankoja. Seosten vetokoetulokset olivat erittäin hyvät verrattuna tavanomaisesti valmistettuihin seoksiin. Erityisesti seoksen P/NI 7090-T6 lujuus oli suuri. Myös väsymiskestävyydet olivat paremmat kuin tavanomaisesti valmistettujen tuotteiden. Piikarbidilisäys paransi seosten jäykkyyttä parhaimmillaan yli 50 %. Seoksen P/M 2014-T6 jäykkyys lisääntyi 79 GPa:sta 121 GPa:iin 15 % SiC-partikkelipitoisuudella. Sen sijaan materiaalien lujuus ei parantunut merkittävästi ja sitkeys väheni. Lujitteiden epätasainen jakautuminen matriisiseoksessa heikensi ominaisuuksia. Erityisesti viskerit jäivät jauheiden sekoituksessa kasautumiksi, jotka muodostivat nauhamaisen rakenteen pursotuksessa. Korroosiokokeissa jauhemetallurgiset seokset syöpyivät vähemmän kuin tavanomaisesti valmistetut. Kapselointitekniikalla pursotettujen seosten korroosionkestävyys oli parempi kuin isostaattisesti kylmäpuristetuista (CIP) aihioista pursotettujen seosten. Seokset syöpyivät pääasiassa pistekorroosion ja yleisen korroosion mekanismeilla. Piikarbidilisäys kiihdytti alumiiniseosten korroosiota. Matriisimetalli syöpyi selektiivisesti lujitteiden ympäriltä itse piikarbidin säilyessä syöpymättömänä. Voimakkaimmin tämä ilmiö tuli esille viskerilujitetuissa komposiiteissa pursotussuuntaisilla pinnoilla, joissa viskerit olivat pinnan suuntaisia.
    Original languageFinnish
    Place of PublicationEspoo
    PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
    Number of pages46
    ISBN (Print)951-38-3781-5
    Publication statusPublished - 1990
    MoE publication typeD4 Published development or research report or study

    Publication series

    SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
    Number699
    ISSN0358-5077

    Fingerprint

    Aluminum
    Powders
    xylometazoline

    Keywords

    • aluminium alloys
    • powder metallurgy
    • composite materials
    • fatigue
    • hot extruision
    • silicon carbides
    • tensile properties

    Cite this

    Jokinen, A., Mahiout, A., Rahka, K., & Hannula, S-P. (1990). Jauhemetallurgisten alumiinituotteiden ja komposiittien valmistus ja ominaisuudet. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 699
    Jokinen, Antero ; Mahiout, Amar ; Rahka, Klaus ; Hannula, Simo-Pekka. / Jauhemetallurgisten alumiinituotteiden ja komposiittien valmistus ja ominaisuudet. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1990. 46 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 699).
    @book{dfbfd50d9b5444768b1f940e6a660d92,
    title = "Jauhemetallurgisten alumiinituotteiden ja komposiittien valmistus ja ominaisuudet",
    abstract = "Ty{\"o}ss{\"a} kuumapursotettiin eri menetelmill{\"a} jauhemetallurgisia alumiiniseoksia ja alumiinimatriisikomposiitteja. Tuotteille suoritettiin mikrorakennetarkasteluja sek{\"a} veto-, v{\"a}symis- ja korroosiokokeita. Lis{\"a}ksi ominaisuuksia verrattiin tavanomaisesti valmistettuihin alumiiniseoksiin. Koemateriaaleina k{\"a}ytettiin alumiiniseosjauheita P/M 2014 ja P/M 7090 sek{\"a} lujitteina piikarbidiviskereit{\"a} ja -partikkeleita. Vertailumateriaaleiksi valittiin tavanomaisesti valmistetut muokatut seokset I/M 2024 ja I/M 7075. Jauheet kiinteytettiin kolmella menetelm{\"a}ll{\"a}: kapseloitujen, kylm{\"a}puristettujen tai irtonaisten jauheiden kuurnapursotuksella. Valmistetut tangot l{\"a}mp{\"o}k{\"a}siteltiin T6-tilaan. Tuotteiden mikrorakenne tutkittiin sek{\"a} poikittais- ett{\"a} pitkitt{\"a}issuunnassa optisella- ja pyyhk{\"a}isyelektronimikroskoopilla. Materiaaleille tehtiin vetokokeet ja v{\"a}sytyskokeet 0-symmetrisell{\"a} vaihtelevalla aksiaalisella kuormituksella. Korroosionkest{\"a}vyys tutkittiin painoh{\"a}vi{\"o}-, rakokorroosio-, kerrostumakorroosio- ja s{\"a}hk{\"o}kemiallisilla polarisaatiokokeilla. Valmistettujen tuotteiden mikrorakenne oli hyvin hienojakoinen ja homogeeninen, eik{\"a} huokoisuutta esiintynyt lukuun ottamatta irtonaisesta jauheesta pursotettuja tankoja. Seosten vetokoetulokset olivat eritt{\"a}in hyv{\"a}t verrattuna tavanomaisesti valmistettuihin seoksiin. Erityisesti seoksen P/NI 7090-T6 lujuus oli suuri. My{\"o}s v{\"a}symiskest{\"a}vyydet olivat paremmat kuin tavanomaisesti valmistettujen tuotteiden. Piikarbidilis{\"a}ys paransi seosten j{\"a}ykkyytt{\"a} parhaimmillaan yli 50 {\%}. Seoksen P/M 2014-T6 j{\"a}ykkyys lis{\"a}{\"a}ntyi 79 GPa:sta 121 GPa:iin 15 {\%} SiC-partikkelipitoisuudella. Sen sijaan materiaalien lujuus ei parantunut merkitt{\"a}v{\"a}sti ja sitkeys v{\"a}heni. Lujitteiden ep{\"a}tasainen jakautuminen matriisiseoksessa heikensi ominaisuuksia. Erityisesti viskerit j{\"a}iv{\"a}t jauheiden sekoituksessa kasautumiksi, jotka muodostivat nauhamaisen rakenteen pursotuksessa. Korroosiokokeissa jauhemetallurgiset seokset sy{\"o}pyiv{\"a}t v{\"a}hemm{\"a}n kuin tavanomaisesti valmistetut. Kapselointitekniikalla pursotettujen seosten korroosionkest{\"a}vyys oli parempi kuin isostaattisesti kylm{\"a}puristetuista (CIP) aihioista pursotettujen seosten. Seokset sy{\"o}pyiv{\"a}t p{\"a}{\"a}asiassa pistekorroosion ja yleisen korroosion mekanismeilla. Piikarbidilis{\"a}ys kiihdytti alumiiniseosten korroosiota. Matriisimetalli sy{\"o}pyi selektiivisesti lujitteiden ymp{\"a}rilt{\"a} itse piikarbidin s{\"a}ilyess{\"a} sy{\"o}pym{\"a}tt{\"o}m{\"a}n{\"a}. Voimakkaimmin t{\"a}m{\"a} ilmi{\"o} tuli esille viskerilujitetuissa komposiiteissa pursotussuuntaisilla pinnoilla, joissa viskerit olivat pinnan suuntaisia.",
    keywords = "aluminium alloys, powder metallurgy, composite materials, fatigue, hot extruision, silicon carbides, tensile properties",
    author = "Antero Jokinen and Amar Mahiout and Klaus Rahka and Simo-Pekka Hannula",
    year = "1990",
    language = "Finnish",
    isbn = "951-38-3781-5",
    series = "Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports",
    publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
    number = "699",
    address = "Finland",

    }

    Jokinen, A, Mahiout, A, Rahka, K & Hannula, S-P 1990, Jauhemetallurgisten alumiinituotteiden ja komposiittien valmistus ja ominaisuudet. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, no. 699, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

    Jauhemetallurgisten alumiinituotteiden ja komposiittien valmistus ja ominaisuudet. / Jokinen, Antero; Mahiout, Amar; Rahka, Klaus; Hannula, Simo-Pekka.

    Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1990. 46 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 699).

    Research output: Book/ReportReport

    TY - BOOK

    T1 - Jauhemetallurgisten alumiinituotteiden ja komposiittien valmistus ja ominaisuudet

    AU - Jokinen, Antero

    AU - Mahiout, Amar

    AU - Rahka, Klaus

    AU - Hannula, Simo-Pekka

    PY - 1990

    Y1 - 1990

    N2 - Työssä kuumapursotettiin eri menetelmillä jauhemetallurgisia alumiiniseoksia ja alumiinimatriisikomposiitteja. Tuotteille suoritettiin mikrorakennetarkasteluja sekä veto-, väsymis- ja korroosiokokeita. Lisäksi ominaisuuksia verrattiin tavanomaisesti valmistettuihin alumiiniseoksiin. Koemateriaaleina käytettiin alumiiniseosjauheita P/M 2014 ja P/M 7090 sekä lujitteina piikarbidiviskereitä ja -partikkeleita. Vertailumateriaaleiksi valittiin tavanomaisesti valmistetut muokatut seokset I/M 2024 ja I/M 7075. Jauheet kiinteytettiin kolmella menetelmällä: kapseloitujen, kylmäpuristettujen tai irtonaisten jauheiden kuurnapursotuksella. Valmistetut tangot lämpökäsiteltiin T6-tilaan. Tuotteiden mikrorakenne tutkittiin sekä poikittais- että pitkittäissuunnassa optisella- ja pyyhkäisyelektronimikroskoopilla. Materiaaleille tehtiin vetokokeet ja väsytyskokeet 0-symmetrisellä vaihtelevalla aksiaalisella kuormituksella. Korroosionkestävyys tutkittiin painohäviö-, rakokorroosio-, kerrostumakorroosio- ja sähkökemiallisilla polarisaatiokokeilla. Valmistettujen tuotteiden mikrorakenne oli hyvin hienojakoinen ja homogeeninen, eikä huokoisuutta esiintynyt lukuun ottamatta irtonaisesta jauheesta pursotettuja tankoja. Seosten vetokoetulokset olivat erittäin hyvät verrattuna tavanomaisesti valmistettuihin seoksiin. Erityisesti seoksen P/NI 7090-T6 lujuus oli suuri. Myös väsymiskestävyydet olivat paremmat kuin tavanomaisesti valmistettujen tuotteiden. Piikarbidilisäys paransi seosten jäykkyyttä parhaimmillaan yli 50 %. Seoksen P/M 2014-T6 jäykkyys lisääntyi 79 GPa:sta 121 GPa:iin 15 % SiC-partikkelipitoisuudella. Sen sijaan materiaalien lujuus ei parantunut merkittävästi ja sitkeys väheni. Lujitteiden epätasainen jakautuminen matriisiseoksessa heikensi ominaisuuksia. Erityisesti viskerit jäivät jauheiden sekoituksessa kasautumiksi, jotka muodostivat nauhamaisen rakenteen pursotuksessa. Korroosiokokeissa jauhemetallurgiset seokset syöpyivät vähemmän kuin tavanomaisesti valmistetut. Kapselointitekniikalla pursotettujen seosten korroosionkestävyys oli parempi kuin isostaattisesti kylmäpuristetuista (CIP) aihioista pursotettujen seosten. Seokset syöpyivät pääasiassa pistekorroosion ja yleisen korroosion mekanismeilla. Piikarbidilisäys kiihdytti alumiiniseosten korroosiota. Matriisimetalli syöpyi selektiivisesti lujitteiden ympäriltä itse piikarbidin säilyessä syöpymättömänä. Voimakkaimmin tämä ilmiö tuli esille viskerilujitetuissa komposiiteissa pursotussuuntaisilla pinnoilla, joissa viskerit olivat pinnan suuntaisia.

    AB - Työssä kuumapursotettiin eri menetelmillä jauhemetallurgisia alumiiniseoksia ja alumiinimatriisikomposiitteja. Tuotteille suoritettiin mikrorakennetarkasteluja sekä veto-, väsymis- ja korroosiokokeita. Lisäksi ominaisuuksia verrattiin tavanomaisesti valmistettuihin alumiiniseoksiin. Koemateriaaleina käytettiin alumiiniseosjauheita P/M 2014 ja P/M 7090 sekä lujitteina piikarbidiviskereitä ja -partikkeleita. Vertailumateriaaleiksi valittiin tavanomaisesti valmistetut muokatut seokset I/M 2024 ja I/M 7075. Jauheet kiinteytettiin kolmella menetelmällä: kapseloitujen, kylmäpuristettujen tai irtonaisten jauheiden kuurnapursotuksella. Valmistetut tangot lämpökäsiteltiin T6-tilaan. Tuotteiden mikrorakenne tutkittiin sekä poikittais- että pitkittäissuunnassa optisella- ja pyyhkäisyelektronimikroskoopilla. Materiaaleille tehtiin vetokokeet ja väsytyskokeet 0-symmetrisellä vaihtelevalla aksiaalisella kuormituksella. Korroosionkestävyys tutkittiin painohäviö-, rakokorroosio-, kerrostumakorroosio- ja sähkökemiallisilla polarisaatiokokeilla. Valmistettujen tuotteiden mikrorakenne oli hyvin hienojakoinen ja homogeeninen, eikä huokoisuutta esiintynyt lukuun ottamatta irtonaisesta jauheesta pursotettuja tankoja. Seosten vetokoetulokset olivat erittäin hyvät verrattuna tavanomaisesti valmistettuihin seoksiin. Erityisesti seoksen P/NI 7090-T6 lujuus oli suuri. Myös väsymiskestävyydet olivat paremmat kuin tavanomaisesti valmistettujen tuotteiden. Piikarbidilisäys paransi seosten jäykkyyttä parhaimmillaan yli 50 %. Seoksen P/M 2014-T6 jäykkyys lisääntyi 79 GPa:sta 121 GPa:iin 15 % SiC-partikkelipitoisuudella. Sen sijaan materiaalien lujuus ei parantunut merkittävästi ja sitkeys väheni. Lujitteiden epätasainen jakautuminen matriisiseoksessa heikensi ominaisuuksia. Erityisesti viskerit jäivät jauheiden sekoituksessa kasautumiksi, jotka muodostivat nauhamaisen rakenteen pursotuksessa. Korroosiokokeissa jauhemetallurgiset seokset syöpyivät vähemmän kuin tavanomaisesti valmistetut. Kapselointitekniikalla pursotettujen seosten korroosionkestävyys oli parempi kuin isostaattisesti kylmäpuristetuista (CIP) aihioista pursotettujen seosten. Seokset syöpyivät pääasiassa pistekorroosion ja yleisen korroosion mekanismeilla. Piikarbidilisäys kiihdytti alumiiniseosten korroosiota. Matriisimetalli syöpyi selektiivisesti lujitteiden ympäriltä itse piikarbidin säilyessä syöpymättömänä. Voimakkaimmin tämä ilmiö tuli esille viskerilujitetuissa komposiiteissa pursotussuuntaisilla pinnoilla, joissa viskerit olivat pinnan suuntaisia.

    KW - aluminium alloys

    KW - powder metallurgy

    KW - composite materials

    KW - fatigue

    KW - hot extruision

    KW - silicon carbides

    KW - tensile properties

    M3 - Report

    SN - 951-38-3781-5

    T3 - Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports

    BT - Jauhemetallurgisten alumiinituotteiden ja komposiittien valmistus ja ominaisuudet

    PB - VTT Technical Research Centre of Finland

    CY - Espoo

    ER -

    Jokinen A, Mahiout A, Rahka K, Hannula S-P. Jauhemetallurgisten alumiinituotteiden ja komposiittien valmistus ja ominaisuudet. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1990. 46 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 699).