SiC whisker-reinforced LAS matrix composites were developed by a mixed colloidal processing route. An optimization of processing conditions was made using the zeta potential data of silica, boehmite, and SiC whisker dispersions. Similarly, the SiC whisker-reinforced composites were also fabricated by the conventional sol-gel process using the hydrolysis-condensation reaction of relevant metal alkoxides. The composites fabricated by the mixed colloidal processing route were characterized by a uniform spatial distribution of SiC whisker throughout the matrix. The fracture toughness increased from 1.3 MPa.m1/2 for the LAS specimen to 5.0 Mpa.m1/2 for the hot-pressed composite (95$0^{\circ}C$ and 20 MPa for 20 min) containing 20 wt% SiC whisker. The increase in fracture toughness appears to result mainly from the crack deflection and the crack bridging by whiskers with some additional toughenings from the whisker pullout and the matrix prestressing mechanisms.
The microstructure and mechanical property of the ceramic reinforced AC4C matrix composites processed by squeeze casting were investigated. In this study Kaowool and Saffil fiber which are ceramic reinforcements are used as preform materials. As a matrix material, Al-7wt.%Si-0.3wt.%Mg(AC4C) has been used. In case of Kaowool and Saffil/AC4C composites, 7.5 MPa squeezing pressure and minimum 7.0% binder amount are needed to produce sound composite materials. The tensile strength of Kaowool/ AC4C composite is lower than the matrix metal and this can be explained by the melt unfilling due to formed cluster of Kaowool reinforcements. But the mechanical properties of hardness, wear resistance and thermal expansion are better than the matrix materials due to the strengthening effect of ceramic reinforcements.
AC4A $Al/Al_2O_3+SiC_p$ hybrid composites were fabricated by the squeeze infiltration technique. Effect of applied pressure, volume fraction of reinforcement($Al_2O_3$ and SiC) and SiC particle size($4.5{\mu}m$, $6.5{\mu}m$ and $9.3{\mu}m$) on the solidification microstructure of the hybrid composites were examined. Mechanical properties were estimated preliminarly by fractographic observation, hardness measurement and wear test. Results show that the microstructure of the hybrid composites were quite satisfactory, namely revealing relatively uniform distribution of reinforcements and refined matrix. Some aggregation of SiC particle caused by particle pushing was observed especially in the hybrid composites containg in fine particle($4.5{\mu}m$). Refined matrix was attributed to applied pressure and increased nucleation sites with addition of reinforcements. Fractured facet also revealed finer for the hybrid composites possibly due to refined matrix. Hardness and wear resistance increased with volume fraction of reinforcements. For hybrid composites with $9.3{\mu}m$ SiC, hardness was somewhat lower and wear resistance higher than other composites.
In order to evade the premature failure of super duplex stainless steels (SDSSs) in some harsh environments, the increase of their mechanical properties is a promising approach. In this study, based on the laser powder bed fusion (LPBF) technique, SDSS matrix composites without post heat treatment were fabricated by using the powder mixture of SDSSs, super austenitic stainless steels (SASSs) and micron-sized TiC particles. Many in-situ TiCxNy nanoparticles were found to be formed by using micron-sized TiC particles in as-built composites, and both fine ferrite and austenite grains were generated. The as-built composites exhibited an excellent combination of high ultimate tensile strength (UTS) (~1066 MPa) and good uniform elongation (UE) (~15.6%), showing a better mechanical property compared with other reported LPBF-fabricated SDSSs, which was mainly attributed to the fine grain, Orowan and dislocation strengthening mechanisms. In particular, the successful fabrication of SDSS matrix composites can set the stage for producing high-performance metallic parts via LPBF technique.
한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part2
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pp.1061-1062
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2006
This paper presents a new approach for analyzing the microstructure of $SiC_p$-reinforced aluminum matrix composites from digital images. Various samples of aluminum matrix composite were fabricated by hot pressing the powder mixtures with certain volume and size combinations of pure Al and SiC particles. Microstructures of the samples were analyzed by computer-based image processing methods. Since the conventional methods are not suitable for separating phases of such complex microstructures, some new algorithms have been developed for the improved recognition and characterization of the particles in the metal matrix composites.
Umer, Malik Adeel;Lee, Dong Ju;Ryu, Ho Jin;Hong, Soon Hyung
Composites Research
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제28권6호
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pp.366-371
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2015
In order to improve the mechanical properties of tungsten at room and elevated temperature, hafnium carbide (HfC) reinforced tungsten matrix composites were prepared using the spark plasma sintering technique. The effect of HfC content on the compressive strength and flexural strength of the tungsten composites was investigated. Mechanical properties of the composites were also measured at elevated temperatures and their trends, with varying reinforcement volume fraction, were studied. The effect of reinforcement fraction on the thermal properties of the composites was investigated. The thermal conductivity and diffusivity of the composites decreased with increasing temperature and reinforcement volume fraction. An inherently low thermal conductivity of the reinforcement as well as interfacial losses was responsible for lower values of thermal conductivity of the composites. Values of coefficient of thermal expansion of the composites were observed to increase with HfC volume fraction.
금속복합재료 개발을 위한 고온가압 성형공정은 기지재료의 비탄성거동과 성형체 내부의 기공에 대한 충진 과정을 수반하며 이러한 강화공정은 압력, 온도 그리고 강화재와 모재의 상대부피분률과 같은 공정변수의 영향을 받게 된다. 특히 티타늄금속기 복합재료의 강화공정은 강화재와 모재 사이의 기계적 혹은 열적 특성 차이 및 생산환경으로 인한 다양한 형태의 손상이 발생할 수 있으며 따라서 이들을 극복하기 위한 재료특성, 작용압력, 온도, 시간조건 등과 공정에 따른 조직의 진전 등 미소역학적 연구가 수반된 최적의 고온가압강화공정의 개발이 요구되어진다. 이를 위하여 본 연구는 VHP방식을 이용한 SiC/Ti-6Al-4V 연속섬유강화 금속기 복합재료의 강화공정실험을 수행하였으며 특히 미시역학적 접근에 따른 다공성 재료의 구성방정식을 이용하여 보강재와 기지재료의 변형거동과 고온가압공정에 필요한 다양한 조건들을 실험결과와 비교 연구하였으며 유한요소해석을 통해 공정변수와 그에 따른 결과들을 고찰하였다.
가압주조법을 이용하여 전자 패키징용 고부피분율 $SiC_p/Al$ 금속복합재료를 제조하였다. $SiC_p$ 예비성형체를 제조하기 위하여 예비성형체 금형을 고안하였으며, $Al_2O_{3f}$섬유 보강재를 $SiC_p$ 입자 보강재의 1/10비율로 첨가하고, 무기 성형제($SiO_2$)를 0.8% 이하로 사용하여 49~70 vol.% 의 예비성형체 제작에 성공하였다. 제조된 고부피분율 예비성형체로 금속용탕을 원활히 침투시키기 위해 온도, 가압력 등의 제조조건을 정하였으며, 이러한 새로이 고안된 금형조건을 FEM 열전도 해석에 도입하여 금속복합재료 제조시 몰드 내부에서 발생하는 온도변화를 분석하였다. 제조된 금속복합재료에 대해서는 충격특성 및 열팽창계수 특성평가를 실시하였다. 본 연구를 통해 제조된 금속복합재료의 충격흡수 에너지는 0.2~0.3J, 열팽창계수는 $8~10ppm/^{\circ}C$, 밀도는 $2.9~3.0g/cm^3$로 나타나 패기징 재료로서 적합한 특징을 가진 복합재료가 성공적으로 개발되었음을 확인하였다.
The experimental data from the central composite design runs were utilized for mathematical models far the drilling characteristics containing linear, quadratic and interactive effects of the parameters such as volume fraction of TiC in the composites, drill speed, feed rate and drill diameter. The models were developed via stepwise selection where the insignificant effects were removed using t-test. The models were subjected to optimization of maximizing drill life and satisfying the other constraints.
In various manufacturing industries including automotive industries, the use of lightweight materials is rapidly increasing. In the use of lightweight materials, it is obvious that enhancing their mechanical or material properties without significant weight increase is extremely beneficial. One method to enhance material properties of a lightweight material while maintaining its light weight is fabricating metal matrix composites (MMC) by adding reinforcements to the material. In the present study, recent trends in the manufacture of MMC by friction stir processing are briefly reviewed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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