Aluminum alloy(AC8A) matrix composites reinforced with SiC particles(10% in vol.) were fabricated by Centrifugal Spray Deposition(CSD) process. The microstructures were investigated in order to evaluate both the mixing mode between aluminum matrix and SiC particles, and the effect of SiC particles on the cooling behaviours of droplets during flight and preforms deposited. A non-continuum mathematical calculation was performed to explain and to quantify the evolution of microstructures in the droplets and preforms deposited. Conclusions obtained are as follows; 1. The powders produced by CSD process showed, in general, ligament type, and more than 60% of the powders produced were about 300 to 850 um in size. 2. AC8A droplets solidified during flight showed fine dendritic structure, but AC8A droplets mixed with SiC particles showed fine equiaxed grain structure, and eutectic silicon were formed to crystallize granularly between fine aluminum grains. 3. SiC particles seem to act as a nucleation sites for pro-eutectic silicon during solidification of AC8A alloy. 4. The microstructure of composite powders formed by CSD process showed particle embedded type, and resulted in dispersed type microstructure in preforms deposited. 5. The pro-eutectic silicon crystallized granularly between fine aluminum grains seem to prohibit grains from growth during spray deposition process. 6. The interfacial reactions between aluminum matrix and SiC particles were not observed from the deposit performs and the solidified droplets. 7. The continuum model seem to be useful in connecting the processing parameters with the resultant microstructures. From these results, it was concluded that the fabrication of aluminum matrix composites reinforced homogeneously with SiC particles was possible.
Production and properties of metal matrix composites reinforced with an in-situ high aspect ratio $AlB_2$ flake have been investigated. Boron 2.2wt.% was dissolved in pure Al and Al-Cu alloy at $1300^{\circ}C$ by adding directly boron oxide which resulted in 4 vol.% reinforcing phase. The in-situ $AlB_2$ flake concentration was increased up to 30 vol.% in order to increase the tensile strength of the composites. Hardness, compressive strength and tensile strength of the composite were measured and compared with their matrix. Results showed that 30 vol.% $AlB_2/Al$ composite show a 193% increase in the compressive strength and a 322% increase in compressive yield strength. Results also showed that ductility of composites decreases with adding $AlB_2$ reinforcements.
Park, Dong-Sung;Lee, Jun-Hee;Lee, Guy-Chang;Park, Young-Chul
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.7
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pp.1223-1231
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2002
Al alloy matrix composite with TiNi shape memory fiber as reinforcement has been fabricated by hot pressing to investigate microstructures and mechanical properties. The analysis of SEM and EDS showed that the composites have shown good interface bonding. The stress-strain behavior of the composites was evaluated at temperatures between 363K and room temperature as a function of prestrain, and it showed that the yield stress at 363K was higher than that of the room temperature. Especially, the yield stress of this composite increases with increasing the amount of prestrain, and it also depends on the volume fraction of fiber and heat treatment. The smartness of the composite is given due to the shape memory effect of the TiNi fiber which generates compressive residual stress in the matrix material when heated after being prestrained. Microstructural observation has revealed that interfacial reactions occur between the matrix and fiber, creating two intermetallic layers.
Park, Yong-Ha;Park, Yong-Ho;Cho, Kyung-Mox;Park, Ik-Min
Journal of Korea Foundry Society
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v.28
no.6
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pp.268-272
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2008
Interfacial characteristics of aluminum borate whisker reinforced AS52 matrix composite was investigated. Peak hardness of AS52 composite was obtained aging at $170^{\circ}C$ for 15h and the aging process was accelerated by the presence of the aluminium borate whisker. The MgO layer, which was the interfacial reaction product between the reinforcement and the Mg matrix, was produced with 20 nm thickness in as-cast condition. As the aging time increased, the thickness of the interfacial reaction layer increased to 50 nm in peak aged condition. The nano-indentation test results indicated that the strength of interface was improved by the aging but over-aging degraded the reinforcement and decreased the interfacial strength which resulted in the decrease of overall composite strength.
Aluminum alloy matrix composites reinforced by SiC particles were prepared by rheocompocasting, a process which consists of the incoporation and distribution of reinforcement by stirring within a semi-solid alloy. When the volume fraction of SiCp and stirring speed were fixed, the dispersion of SiCp in Al-matrix alloy depended on stirring time and solid volume fraction in slurry. The results were as follows : 1) As a dispersed SiCp during stirring at $647^{\circ}C$ in 6063-Al alloy, SiC was better dispersed than that other temperature, where solid volume fraction was 43% in slurry. 2) When increased solid fraction in slurry, rate of dispersing SiC increased during stirring and porosities decreased in matrix alloy after casting. 3) Inspite of stirring with 800rpm, since solid particles of matrix alloy in slurry joined each other and occured joining growth, so that SiC was not dispersed into solid particle.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2002.10a
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pp.131-134
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2002
Braided carbon fiber reinforced Al matrix composites were developed and characterized. Braided carbon fiber preforms with braiding angles of $30^{\circ}$, $45^{\circ}$ and $60^{\circ}$ were manufactured by using a braiding machine. The manufactured braided carbon fibers were used as reinforcement to fabricate Al matrix composites by employing a pressure infiltration casting method. In the processing of pressure infiltration casting, important processing parameters such as melting temperature, preheating temperature of preform and applied pressure were optimized. Prediction of elastic constants on composites was performed by using the volume averaging method, which utilizes the coordinate transformation and the averaging of stiffeness and compliance constants based upon the volume of each reinforcement and matrix material. The elastic moduli of composites were evaluated by using Resonant Ultrasound Spectroscopy(RUS) method and compared with the elastic moduli obtained from static tensile test method.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.7
no.1
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pp.34-40
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1998
Conductive metal matrix composite(MMC) material of 30% silicon carbide particulated based on aluminum matrix was machined by die sinking electrical discharge machining(EDM) process according to different current and duty factor for reverse polarity of electrode. Material removal rate(MRR) was examined by process under various operation conditions. The surface morphology was evaluated by surface roughness parameter and scanning electron microscopy(SEM) research. The MRR was suddenly increased over 11 ampere of current, and it was slightly changed over 0.3 of duty factor. The maximum surface roughness of EDMed surface was affected by the duty factor. The SEM photograghs of EDMed surface showed wide recast distribution region of melting materials as increased of current and duty factor.
Kim, Hyun-Bum;Nishida, Tomohisa;Oguma, Hiroyuki;Naito, Kimiyoshi
Journal of Adhesion and Interface
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v.21
no.1
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pp.20-26
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2020
Single lap-shear joints (SLJ) specimens with and without partial round fillets were fabricated to measure the average shear strength of adhesives. The effects of the length of the adherend on the SLJ specimens were also investigated. An epoxy adhesive was used to bond aluminum alloy. Tensile tests were performed on the adhesive bulk specimens to measure the mechanical properties. The finite element analysis (FEA) method was used to measure the adhesive stress distributions, i.e., the peel and shear stresses, on the bonded part. The experimental results revealed that the specimen consisting short length of adherend and without the partial round fillets exhibited the smallest average shear strength of adhesive among the investigated specimens. FEA revealed that the low average shear strength for the specimen with a short adherend length was caused by high stress concentrations on the adhesive at the edge of the bonded part.
Fiber-metal laminates (FMLs) and polymer matrix composites (PMCs) are formed in various ways. In particular, FMLs in which aluminum is laminated as a reinforced layer are widely used. Also, glass fiber-reinforced plastics (GFRPs) are generally applied as fiber laminates. The bonding interface layer between the aluminum and fiber laminate exhibits low strength when subjected to hot press fabrication in the event of delamination fracture at the interface. This study presents a simple method for strengthening the interface bonding between the aluminum metal and GFRP layer of FML composites. The surfaces of the aluminum interface layer are engraved with three kinds of patterns by using the laser machine before the hot press works. Furthermore, the effect of the laser patterns on the interfacial toughness is investigated. The interfacial toughness was evaluated by the energy release rate (G) using an asymmetric double cantilever bending specimen (ADCB). From the experimental results, it was shown that the strip type pattern (STP) has the most proper pattern shape in GFRP/Al FML composites. Therefore, this will be considered a useful method for the safety assessment of FML composite structures.
The squeeze infiltration process is potentially of considerable industrial importance. The performance enhancements resulting from incorporation of short alumina fiber into aluminum are well documented. These are particularly significant for certain automobile components. Aluminum matrix composite automotive parts, such as diesel engine pistons or engine blocks are produced using squeeze casting apparatus or pressure die-casting apparatus. But the solidification process gets complicated with manufacturing parameters and the factors for porosity formation have not fully understood yet. In this study the formation of porosity during squeeze infiltration has been studied experimentally to achieve an improved understanding of the squeeze infiltration process for manufacture of short-fiber-reinforced components, particularly the mechanism of porosity formation. Al-based MMCs produced under a range of conditions were examined metallographically and the porosity characterised;a kind of matrix, an initial temperature of melt, and a volume fraction of reinforcement. The densimetry and the microscopic image analysis were done to measure the amount of porosity. A correlation between manufacturing parameters and defects was investigated through these.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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