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Aluminium AlSi12 alloy matrix composites reinforced by mullite porous preforms

The purpose of this work was to elaborate the method of manufacturing of composite materials based on porous mullite preforms infiltrated by AlSi12 aluminium alloy. The process of manufacturing the metal matrix composites by pressure infiltration is the subject of many scientific studies because it is characterized by high efficiency and allows for accurate mapping of elements of shape and surface of elements, while the structure and properties of the composites are determined by ceramic skeletons. The eutectic aluminium alloy AlSi12 was used as a matrix while as a reinforcement were used ceramic preforms fabricated by sintering of halloysite nanotubes (HNT) powder with an addition of carbon fibres as pore forming agents. The observations of the structure were made on the light microscope and in the scanning electron microscope. The developed technology of manufacturing of composite materials with the pore ceramic mullite infiltration ensures the expected structure and can be used in practice. The composite materials made by the developed method can find application as an alternative material for elements fabricated from light metal matrix composite material reinforced with ceramic fibrous preforms.

Das Ziel dieser Arbeit war es, ein Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen auf Basis von porösen Mullit‐Presslingen, infiltriert mit der AlSi12‐Aluminiumlegierung, auszuarbeiten. Das Verfahren zur Herstellung von Metallmatrix‐Verbundkörpern durch Druckinfiltration ist Gegenstand zahlreicher wissenschaftlicher Untersuchungen, da es sich durch eine hohe Wirtschaftlichkeit auszeichnet und es ermöglicht die genaue Zuordnung der Form und der Oberfläche der Elemente. Die Struktur und die Eigenschaften der Verbundwerkstoffe werden dagegen durch das Keramikgerüst bestimmt. Die eutektische Aluminium‐Legierung AlSi12 wurde als Matrix verwendet, während keramische Presslinge als Verstärkung eingesetzt wurden. Die Presslinge wurden durch Sintern von Halloysit‐Nanoröhrchen (HNT) Pulver unter Zugabe von Kohlenstofffasern als porenbildendes Mittel hergestellt. Die Beobachtung der Struktur erfolgte mittels Licht‐ und Rasterelektronenmikroskop. Die entwickelte Technologie zur Herstellung von Verbundmaterialien mit Infiltration von Mullit‐Porenkeramik liefert die erwartete Struktur und kann in der Praxis verwendet werden. Die Verbundmaterialien, die durch das entwickelte Verfahren hergestellt werden können, finden Anwendung als alternatives Material in Elementen von Leichtmetallmatrix‐Verbundmaterialien, die durch faserartige Presslinge aus Keramik verstärkt sind.

Autoren:   B. Tomiczek, M. Kujawa, G. Matula, M. Kremzer, T. Tański, L. A. Dobrzański
Journal:   Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Band:   46
Ausgabe:   4-5
Jahrgang:   2015
Seiten:   368
DOI:   10.1002/mawe.201500411
Erscheinungsdatum:   22.04.2015
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