Creep tests of the TiC particulate reinforced Al composite have been conducted in the temperature ranges from 200 to $500^{\circ}C$. The steady-state cree rate of the composite depended strongly on the temperature and ap' plied stress. The stress exponent for the steady state creep rate of the composites was approximately 17.5 and the activation anergy was calculated to be 390KJ/mol. The steady-state creep equation could be written as $\acute{\varepsilon}_{ss}$$$(s^{-1})=1.5{\times}10^{-9}\;{\sigma}^{17.5}\exp(-390000/RT)$$. Fracture surface examination showed that the fracture mode of the particulate reinforced composite was ductile by plastic tearing of the aluminum matrix and TiC particle interfaces were offered as sites for crack.
In order to increase the wettability between ceramic fiber and metal matrix, ceramic fibers are generally coated with metal. In this paper, we examined how the nickel layers coated on continuous graphite fiber to increase the wettability are affected with variation applied pressure. In order to examine the behavior of nickel layer with variation of applied pressure, microstructure and nickel mapping of composites were investigated with SEM, and tensile properties of the composite were tested with UTM. As the applied pressure increases, nickel layers were resolved into the aluminum matrix and ultimate tensile strength of the composite decreased.
Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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2001.11a
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pp.7-7
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2001
The increasing interest in light weight materials coupled to the need for cost -effective processing have combined to create a significant opportunity for aluminum P/M. particularly in the automotive industry in order to reduce fuel emissions and improve fuel economy at affordable prices. Additional potential markets for Al PIM parts include hand tools. Where moving parts against gravity represents a challenge; and office machinery, where reciprocating forces are important. Aluminum PIM adds light weight, high compressibility. low sintering temperatures. easy machinability and good corrosion resistance to all advantages of conventional iron bm;ed P/rv1. Current commercial alloys are pre-mixed of either the AI-Si-Mg or AL-Cu-Mg-Si type and contain 1.5% ethylene bis-stearamide as an internal lubricant. The powder is compacted in closed dies at pressure of 200-500Mpa and sintered in nitrogen at temperatures between $580~630^{\circ}C$ in continuous muffle furnace. For some applications no further processing is required. although most applications require one or more secondary operations such as sizing and finishing. These sccondary operations improve the dimension. properties or appearance of the finished part. Aluminum is often considered difficult to sinter because of the presence of a stable surface oxide film. Removal of the oxide in iron and copper based is usually achieved through the use of reducing atmospheres. such as hydrogen or dissociated ammonia. In aluminum. this occurs in the solid st,lte through the partial reduction of the aluminum by magncsium to form spinel. This exposcs the underlying metal and facilitates sintering. It has recently been shown that < 0.2% Mg is all that is required. It is noteworthy that most aluminum pre-mixes contain at least 0.5% Mg. The sintering of aluminum alloys can be further enhanced by selective microalloying. Just 100ppm pf tin chnnges the liquid phase sintering kinetics of the 2xxx alloys to produce a tensile strength of 375Mpa. an increilse of nearly 20% over the unmodified alloy. The ductility is unnffected. A similar but different effect occurs by the addition of 100 ppm of Pb to 7xxx alloys. The lend changes the wetting characteristics of the sintering liquid which serves to increase the tensile strength to 440 Mpa. a 40% increase over unmodified aIloys. Current research is predominantly aimed at the development of metal matrix composites. which have a high specific modulus. good wear resistance and a tailorable coefficient of thermal expnnsion. By controlling particle clustering and by engineering the ceramic/matrix interface in order to enhance sintering. very attractive properties can be achicved in the ns-sintered state. I\t an ils-sintered density ilpproaching 99%. these new experimental alloys hnve a modulus of 130 Gpa and an ultimate tensile strength of 212 Mpa in the T4 temper. In contest. unreinforcecl aluminum has a modulus of just 70 Gpa.
Park, YongHa;Park, YongHo;Park, IkMin;Cho, KyungMox
Korean Journal of Metals and Materials
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v.48
no.10
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pp.957-963
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2010
The aging behavior of aluminum borate whisker ($Al_{18}B_4O_{33}$) reinforced AS52+Sr magnesium matrix composites was investigated with Vickers hardness measurements, bending tests, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Experimental results showed that aging is accelerated in the $AS52+Sr/Al_{18}B_4O_{33}$ composite compared with an unreinforced AS52+Sr alloy. The hardness of the alloy and composite increases monotonically as a function of the aging time before reaching its peak hardness and then gradually decreases. The composite reaches its peak hardness in 10 h, whereas the matrix alloy requires 30h, indicating accelerated age-hardening in the $AS52+Sr/Al_{18}B_4O_{33}$ composite compared with the unreinforced AS52+Sr alloy at $170^{\circ}C$. The interfacial reaction of $AS52+Sr/Al_{18}B_4O_{33}$ magnesium matrix composite is considered to play a dominant role in the strengthening mechanism, ultimately affecting the mechanical properties of the composite.
This paper presents an analytical method considering tensile strength enhancement in hybrid $Al_2O_3$ fiber/particle/aluminum composites(MMCs). The tensile strength and elastic modulus of the hybrid MMCs are even 20% higher than those of the fiber reinforced MMCs with same volume fraction of reinforcements. This phenomenon is explained by the cluster model which is newly proposed in this research, and the strengthening mechanisms by a cluster is analyzed using simple modified rule of mixtures. From the analysis, it is observed that cluster structure in hybrid MMCs increase the fiber efficiency factor for the tensile strength and the orientation factor for the elastic modulus. The present theory is then compared with experimental results which was performed using squeeze infiltrated hybrid MMCs made of hybrid $Al_2O_3$ short fiber/particle preform and AC8A alloy as base metal, and the agreement is found to be satisfactory.
In this paper, we study about wear properties for the metal matrix composites fabricated by low pressure infiltration process. Metal fiber preform reinforced aluminum alloy composite were fabricated by low pressure casting process under 0.4MPa. Infiltration condition was changed the pressure infiltration time of 1 s, 2 s and 5 s under a constant pressure of 0.4MPa. The molten alloy completely infiltrated the FeCrSi metal perform regardless of the increase in the pressure acceleration time. However, the infiltration time at the pressure acceleration time of 1s was shorter than at the pressure acceleration time of 2s or 5s. The FeCrSi/A366.0 composite was investigated the porosity. The porosity is reducing as the pressure acceleration time compared with the pressure acceleration time of 2s and 5s. The FeCrSi/A366.0 composites were investigated the wear resistance. FeCrSi/A366.0 composite at pressure acceleration time of 1s has excellent wear resistance.
Minwoo Kang;Donghyun Lee;Tae Gyu Lee;Junghwan Kim;Sang-Bok Lee;Hansang Kwon;Seungchan Cho
Composites Research
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v.36
no.6
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pp.435-440
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2023
This study aimed to enhance the thermal conductivity of B4C/Al composite materials, commonly used in transport/storage containers for spent nuclear fuel, by incorporating both boron carbide (B4C) and cubic boron nitride(cBN) as reinforcing agents in an aluminum (Al) matrix. The composite materials were successfully manufactured through a stir casting process and practical neutron-absorbing materials were obtained by rolling the fabricated composite ingot. The evaluation of the thermal conductivity of the fabricated composites was carried out because thermal conductivity is critical for neutron absorbing materials. The thermal conductivity measurement results indicated an approximately 3% increase in thermal conductivity under the same volume fraction when compared to composite materials using only B4C particles. Through neutron absorption cross-sectional area calculations, it was confirmed that the neutron absorption capability decreased to a negligible level. Based on the findings of this study, new design approaches for neutron absorption materials are proposed, contributing to the development of high-performance transport/storage containers.
Kim, Min-Sang;Son, Hansol;Jung, Cha Hee;Han, Juyeon;Kim, Jung Joon;Kim, Young-Do;Choi, Hyunjoo;Kim, Se Hoon
Journal of Powder Materials
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v.29
no.3
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pp.213-218
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2022
This study investigates the interfacial reaction between powder-metallurgy high-entropy alloys (HEAs) and cast aluminum. HEA pellets are produced by the spark plasma sintering of Al0.5CoCrCu0.5FeNi HEA powder. These sintered pellets are then placed in molten Al, and the phases formed at the interface between the HEA pellets and cast Al are analyzed. First, Kirkendall voids are observed due to the difference in the diffusion rates between the liquid Al and solid HEA phases. In addition, although Co, Fe, and Ni atoms, which have low mixing enthalpies with Al, diffuse toward Al, Cu atoms, which have a high mixing enthalpy with Al, tend to form Al-Cu intermetallic compounds. These results provide guidelines for designing Al matrix composites containing high-entropy phases.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.18
no.2
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pp.112-120
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1998
A nondestructive evaluation technique was developed for the quantitative determination of the reinforcement volume fractions in particulate reinforced metal matrix composites. The proposed technique employed a composite micromechanics which accounts for the microstructure of the composite medium together with the measurement of anisotropic electrical conductivity. When the measured conductivity was coupled with the theoretically predicted conductivity, the unknown reinforcement volume fraction was calculated. An analytical model based on the Mori-Tanaka method was described which relates the NDE signatures to the composite microstructure. The volume fractions were calculated using eddy current measurements made on a wide range of silicon carbide particulate ($SiC_p$) reinforced aluminum (Al) matrix composites. The calculated $SiC_p$ volume fractions were in good agreement with the measured volume fractions in the range of 0-30%. The technique was also found to be effective in estimating the total volume percentage of reinforcement and intermetallic compound formed during the processing stage.
Park, Won-Jo;Jung, Jae-Wook;Choi, Yong-Bum;Lee, Kwung-Young
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2002.10a
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pp.373-378
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2002
Metal matrix composites have a great interest in recent years because high specific strength, high specific stiffness characteristics, and application ranges of the composites are extend to variety industry. In this paper, an investigation was performed on the plane strain fracture toughness and slinding wear properties of AC4CH alloy(Al-Si-Mg line) reinforced with 20wt% aluminum borate whisker expect one, which contained a inorganic binder($TiO_2$). the binder led to the formation of strengthen the whisker each other. The test of fracture toughness was using CT(half size) specimen of thickness 12.5mm, width 25mm. and test of slinding wear of using tribo a pin-on-disk machine and lubricant is used without paraffine 8.2CST at room temperature. As results, Fracture toughness $K_{IC}$ is $8.7MPa-m^{05}$ for ABOw/AC4CH, $9.28MPa-m^{05}$ for ABOw/AC4CH added $TiO_2$. but AC4CH alloy was violated the critical stipulated by ASTM standard for valid measurement of $K_{IC}$. In case of, it was performed $J_{IC}$ test instead of $K_{IC}$ based on ASTM E 1820.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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