Reinforced aluminum alloy base composites have become increasingly popular for engineering applications, since they usually possess several desirable properties. Recently, Warm Accumulative Roll Bonding (WARB) process has been used as a new novel process to fabricate particle reinforced metal matrix composites. In the present study, TiO2 particles are used as reinforcement in aluminum metal matrix composites fabricated through warm accumulative roll bonding process. Firstly, the raw aluminum alloy 1060 strips with TiO2 as reinforcement particle were roll bonded to four accumulative rolling cycles by preheating for 5 min at 300℃before each cycle. The mechanical and bonding properties of composites have been studied versus different volume contents of TiO2 particles by tensile test, peeling test and vickers micro-hardness test. Moreover, the fracture surface and peeling surface of samples after the tensile test and peeling test have been studied versus different amount of TiO2 volume contents by scanning electron microscopy. The results indicated that the strength and the average vickers micro-hardness of composites improved by increasing the volume content of TiO2 particles and the amount of their elongation and bonding strength decreased significantly.
고온진공가압 기술 및 포일-섬유-포일 방식을 이용하여 티타늄 금속기 복합재료를 개발하였으며, 완성된 복합재료의 미시-기계적 특성평가를 위해 다양한 실험을 수행하였다. 또한 열-음향방출 실험을 통해 강화공정 진행정도와 더불어 공정 중 발생한 복합재료의 결함을 검출하고, 변형기구를 바탕으로 한 파손과정을 분석하였다. 결과에서 보듯이 강화공정 중 발생하는 섬유 손상뿐만 아니라 냉각 과정에서의 섬유와 모재간의 열팽창 차이에 따른 미시손상이 복합재료의 기계적 성능에 영향을 미침을 확인하였다. 금속기 복합재료의 개발과 이를 이용한 산업으로의 적용은 완성된 복합재료의 미시-기계적 특성에 대만 정량-정성적인 분석과 함께 적합한 평가를 요구하며 따라서 공정 개발에 반드시 수반되어야 한다.
The influences of Cu and Mg addition on wear properties of SiC particulate reinforced Al-Si metal(alloy) matrix composites were investigated. Metal matrix composites were prepared by combination of compocasting and hot pressing techniques. The main results obtained are as follows : 1) The composite with Mg addition exhibits letter wear resistance than that with Cu addition. It is considered that Mg addition improved wettability of matal matrix composite by the strong segregation to the SiC / Al matrix interface. 2) After homogenization treatment, it was found that the interfacial segregation of Mg was predominant, while that of Cu was not detected. 3) The SiC / Al-11Si eutectic composite exhibits better wear resistance than the SiC / Al-6Si hypoeutectic composite does. 4) It seems that the increase in the amount of Mg addition affects on the uniform dispersion of SiC particulates, on the refinement of microstructure and on age hardening and these effects cause wear resistance improvement of composites.
Metal matrix composites(MMCs) have been rapidly becoming one of the strongest candidates for structural materials fur many high temperature application. However, among the various high temperature environments in which metal matrix composites was applied, thermal shock is known to cause significant degradation in most MMC system. Due to the appreciable difference in coefficient of thermal expansion(CTE) between reinforcement and metal matrix, internal stresses are generated following temperature changes. Infernal stresses affect degradation of mechanical properties of MMC by causing microscopic damage in interface and matrix during thermal cycling. Therefore, the nondestructive evaluation on thermal shock damage behavior of SiC/A16061 composite has been carried out using ultrasonics. For this study, SiC fiber reinforced metal matrix composite specimens fabricated by a squeeze casting technique were thermally cycled in the temperature range 298$\~$673 K up to 1000cyc1es. Three point bending test was conducted to investigate the efffct of thermal shock damage on mechanical properties. The relationship between thermal shock damage behavior and the propagation characteristics of surface wave and SH-ultrasonic wave was discussed by considering the result of SEM observation of fracture surface.
The characteristics of metal matrix composite under dynamic tension at high strain rates up to the order of $10^3/sec$ is studied by using newly developed apparatus. The composite material processed in this research is aluminum-alumina metal matrix composites, arid fabricated by compocasting with the fiber volume fraction from 5 to 20%. The whisker and matrix material used in this paper were ${\delta}-Al_2O_3$ and Al-6061, respectively. The mechanical tests performed in this research are low and high strain rate tensile test. At low strain-rate tensile test, the modulus of elasticity and the ultimate tensile strength of the composites were improved about 77 pct. and 55 pct., respectively comparing with the unreinforced materials. At strain-rate from $10^{-3}\;to\;10^3/s$, the effect of strain-rate on the modulus, ultimate strength, flow stress is determined. Also the effect of strain rate on the modulus, ultimate tensile strength, flow stress and elongation to failures were investigated.
Compo-casting method is one of the popular technique to produce metal based matrix composites. But, one of the main challenges in this process is un-uniform spreading of reinforced subdivisions (particles) inside the metallic matrix and the lack of desirable mechanical properties of the final produced composites due to the low bonding strength among the metal matrix and reinforcement particles. To remove these difficulties and to promote the mechanical properties of these kind of composites, the WARM ARB technique was utilized as supplementary technique to heighten the mechanical and microstructural evolution of the casted Al/Al2O3 composite strips. The microstructure evolution and mechanical properties of these composites have been considered versus different WARM ARB cycles by tensile test, average Vickers micro hardness test, wear test and scanning electron microscopy (SEM). The SEM results revealed that during the higher warm- ARB cycles, big alumina clusters are broken and make a uniform distribution of alumina particles. It was shown that cumulating the forming cycles improved the mechanical properties of composites. In general, combined compo-casting and ARB process would consent making Al/Al2O3 composites with high consistency, good microstructural and mechanical properties.
Metal matrix composites(MMCs) reinforced with ceramic particulates are receiving increasing attention because their high specific strength, low coefficient of thermal expansion and excellent wear resistance. Especially, Al-based composites(AMCs) have been widely applied for the aerospace and automotive industries. Such composites are mainly fabricated by the cast, powder metallurgy and infiltration process. In this study, SiC particulate reinforced Al-based composites were fabricated by thermal spray process and their wear behavior were investigated. Composites with different spray parameter were fabricated by using flame spray apparatus. Microstructure and wear behavior of the composites were observed by scanning electron microscope(SEM) and electron probe micro-analysis(EPMA).
MMC was developed that had distinguished mechanical properties and light weighted. MMC has excellent mechanical properties in many ways in automotive industrial, and get into the spotlight as a light materials substituted for iron and steel. But the know-how about MMC research lack, MMC is expensive and difficult to apply the sound parts. Especially it is difficult to produce the hollow type parts composed with MMC. Therefore, hollow type parts of metal matrix composites by thixoforging process which as co-existing solidus-liquidus phase, it is very important to obtain forming condition. In this study, used materials were A357, A380, A380 $10\%$vol, and $20\%$vol SiCp, and the size of particulates were $14{\mu}m$ and $5.5{\mu}m$
The aluminar short fiber reinforced composite materials for hot extrusion were fabricated by semi-solid stirring method, and extruded at extrusion temperature $400^{\circ}C$ with various extrusion ratio. The hot extrusion load of volume fraction 15% metal matrix composites and base alloy Al7075 has been compared. The fiber length distribution, fiber breakage and fiber orientation are investiged to know the fiber behaviour in before and after hot extrusion. The tensile strength of the hot extruded billet are experimentally determined for different of extrusion ratios, and compared with theorically calculated strength.
The squeeze casting process is considered as an attractive way to form the primary product of near net shape metal matrix composites for wide use in automobile industry. To understand for infiltration limit in squeeze casting processes, the SAFFIL short fiber preform of volume fraction $10%{\sim}23%$ were fabricated by vaccum pumping and speed control press, and the optimal condition for fiber preform fabrication had been experimentally obtained. The composite materials were fabricated by forced infiltration of molten metals such as Al6061, Al7075, pure Al, AC8A, and Al2024. The infiltration distance and deformation of fiber preform are observed, and tensile strength were measured from at the room temperature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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