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

    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. VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 699