The properties and microstructure of Al-based composites reinforced with ceramic particles

Smagorinski, M.; Tsantrizos, P.; Grenier, S.; Cavasin, A.; Brzezinski, T.; Kim, G

doi:10.1016/s0921-5093(97)00830-7

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“…Powder metallurgy (PM) through solid-state sintering is widely used for the fabrication of such composites. It has excellent control over the microstructure of the composites, including size, morphology and volume fraction of the matrix and reinforcement [16,17]. In addition, PM is produced near net shape components at relatively low cost [18,19].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect of Particle Size on Microstructure and Mechanical Properties of Al-Based Composite Reinforced with 10 Vol.% Mechanically Alloyed Mg-7.4%Al Particles

et al. 2016

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Abstract:The effect of Mg-7.4%Al reinforcement particle size on the microstructure and mechanical properties in pure Al matrix composites was investigated. The samples were prepared by hot consolidation using 10 vol.% reinforcement in different size ranges, D, 0 < D < 20 µm (0-20 µm), 20 ≤ D < 40 µm (20-40 µm), 40 ≤ D < 80 µm (40-80 µm) and 80 ≤ D < 100 µm (80-100 µm). The result reveals that particle size has a strong influence on the yield strength, ultimate tensile strength and percentage elongation. As the particle size decreases from 80 ≤ D < 100 µm to 0 < D < 20 µm, both tensile strength and ductility increases from 195 MPa to 295 MPa and 3% to 4% respectively, due to the reduced ligament size and particle fracturing. Wear test results also corroborate the size effect, where accelerated wear is observed in the composite samples reinforced with coarse particles.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect of Particle Size on Microstructure and Mechanical Properties of Al-Based Composite Reinforced with 10 Vol.% Mechanically Alloyed Mg-7.4%Al Particles

et al. 2016

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“…There is no undesirable reaction and segregation between the components during producing with this method 8 . Al-SiC composite powder can be sintered by several methods such as conventional pressure less sintering, hot pressing, hot extrusion, spark plasma sintering and etc [9][10][11][12][13][14] . Shaping method has very significant effect on physical and mechanical properties of this composite.…”

Section: Inroductionmentioning

confidence: 99%

Effect of shaping methods on the mechanical properties of Al-SiC composite

Zakeri

Rudi

2013

Mat. Res.

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Al-SiC composites were successfully produced with improved mechanical properties. Effect of SiC content, its particles size and shaping method were investigated. Three shaping methods of conventional powder metallurgy (PM), hot press (HP) and hot extrusion (EX) were used. The hardness of the samples was measured by Vickers method. Tensile and compression tests were performed for the characterization of mechanical properties. Microstructure was monitored by optical microscopy. Maximum relative density (RD) was obtained for hot pressed samples. Higher SiC content with smaller particles size had the best effect on the mechanical properties such as yielding point (YP), ultimate tensile strength (UTS) and hardness. Maximum hardness (6.57 GPa) and UTS (212 MPa) were obtained for Al-20%SiC with SiC mesh size of 1000. Maximum YP was obtained for that is larger than it in tensile test (117.96 MPa). Remarkable difference exists between HP and extrusion methods at higher SiC contents. The YP of EX samples are larger than HP samples. Strains at known stress (562 MPa) of EX samples are smaller than HP samples.

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“…In addition to this direct strengthening, the ceramic reinforcements also exhibit a significantly lower thermal expansion coefficient than the metal matrix materials, which introduces a large amount of dislocations around the ceramic particulates due to the thermal mismatch. These types of thermal-induced dislocations could also be a strengthening source, referred to as "indirect strengthening" of the matrix [42,43].…”

Section: Strengthening Mechanisms In Mmcsmentioning

confidence: 99%

“…This contribution is related to the load transfer from the weaker matrix to the ceramic reinforcement particles via the interfaces [41,43]. Therefore, the stability of the interfaces and B4C particles play a role in the thermal stability of the mechanical properties of composites during long term annealing.…”

Section: Effect Of the Interfaces On Mechanical Propertiesmentioning

confidence: 99%

Developing Sc and Zr containing Al-B C metal matrix composites for high temperature applications /

Lai¹

2011

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RESUMEDans cette étude, nous nous intéressons principalement au développement de la coulée, et au durcissement structrural des composites à matrice métallique AI-B4C pour des applications à haute temperature. Le scandium et le zirconium ont été introduits dans le système AI-B4C, comme éléments d'alliage, et leurs effets sur la microstrcture, la réponse au vieillissement, les propriétés mécaniques et la stabilité thermique ont été étudiés.Afin de réaliser cette étude, un microscope optique, un microscope électronique à balayage et un microscope électronique à transmission ont été utilisés dans le but d'observer la microstructure de brut de coulée et celle obtenue après vieillissement, d'analyser les réactions interfaciales, la distribution des éléments d'alliage entre l'interface et la matrice ainsi que pour examiner l'évolution des précipités lors de la couleé et le vieillissement.La réponse au vieillissement et le durcissement structural de la matrice ont été suivis par des mesures de dureté 'Vickers'. Les propriétés mécaniques et la stabilité thermique à long terme des composites contenant Se et Zr ont été évaluées en utilisant des essais de dureté Vickers et Rockwell ainsi que des essais de compression.Dans le premier chapitre de cette étude, des plaques de B4C ont été immergées dans l'aluminium liquide contenant Se, Zr et Ti afin d'étudier les réactions interfaciales entre le B4C et l'aluminium liquide. Les effets de Se, Zr et Ti à l'interface en terme d'apports individuels et combinés ont été examinés. Les résultats montrent que les trois éléments réagissent avec B4C et forment des couches interfaciales, qui agissent comme des barrières de diffusion, dans le but de limiter la décomposition du B4C dans l'aluminium liquide. Ainsi, les réactions interfaciales et les produits de réaction dans chaque système ont été identifiés. En combinant le Se, Zr et Ti, une grande quantité de Ti est enrichie à l'interface, qui non seulement offre une protection appropriée au B4C mais aussi une réduction de la consomation de Se et Zr à l'interface.Dans le second chapitre, le scandium et le zirconium ont été introduits dans le composite Al-15vol.% B4C, présaturé par Ti et huit composites à diférents teneurs en Se et Zr ont été préparés par couleé conventionelle. Il a été constaté que le scandium favorise les réactions interfaciales avec B4C qui consomme partiellement le Se. L'ajout de Se procure un durcissement structural considerable dans les conditions de couleé conventionnelle et du pic de veiellissement. Afin d'obtenir un durcissement equivalent de Se dans les alliages binaires, environ le double de la quantité de Se est nécessaire pour les composites AI-B4C. Par contre, aucun produit de réaction majeur de Zr n'a été trouvé aux interfaces. En effet, la majeure partie de Zr se concentre dans la matrice pour le durcissenent structurale. La combinaison de Se et Zr augmente de manière significative le durcissement structural. Deux types de précipités nanométriques, AI3SC et Al3(Sc, Zr), ont été observés dans la 11 microstructu...

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The properties and microstructure of Al-based composites reinforced with ceramic particles

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Effect of Particle Size on Microstructure and Mechanical Properties of Al-Based Composite Reinforced with 10 Vol.% Mechanically Alloyed Mg-7.4%Al Particles

Effect of Particle Size on Microstructure and Mechanical Properties of Al-Based Composite Reinforced with 10 Vol.% Mechanically Alloyed Mg-7.4%Al Particles

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Developing Sc and Zr containing Al-B C metal matrix composites for high temperature applications /

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