Microstructure and physical properties of AlMg/Al2O3 interpenetrating composites fabricated by metal infiltration into ceramic foams

This work presents aluminium alloy-alumina (AlMg5/Al2O3) composites, where both phases are interpenetrating through-out the microstructure. Ceramic preforms for metal infiltration were produced by a new method of manufacturing of porous ceramics known as gelcasting of foams. Porous ceramics fabricated by this method is characterized by a continuous network of spherical cells interconnected by circular windows. Alumina (Al2O3) preforms used for infiltration process, were characterized by 90% porosity. The median diameter of spherical cell was 500 μm, while the median diameter of windows was 110 μm. A direct pressure infiltration process was used to infiltrate the preforms with an AlMg5 alloy resulting in an interpenetrating microstructure. Due to the open cell structure of the Al2O3 foams, macropores in alumina preform were completely filled by metal. Microstructural characterization of the composites revealed a special topology of skeleton and good integrity of metal/ceramic interface. The density of AlMg5/Al2O3 composites was 2.71 g/cm3, while the porosity was less than 1%.

W pracy opisano kompozyty metalowo-ceramiczne (AlMg5/Al2O3) o strukturze infiltrowanej charakteryzującej się wzajemnym przenikaniem szkieletów obydwu faz. Preformy ceramiczne (Al2O3) do infiltracji roztopionymi metalami wytworzono nową metodą otrzymywania wysokoporowatej ceramiki, która jest żelowanie spienionej zawiesiny (ang. gelcasting of foams). Porowata ceramika wytworzona ww. metodą charakteryzuje się występowaniem sferycznych makroporów, zwanych takze komórkami pianki, połączonych okienkami na wspólnych ściankach komórek, co sprawia, ze porowatość próbki jest otwarta. Preformy korundowe przeznaczone do infiltracji charakteryzowały sieęporowatością 90%, modalna średnicą komórek pianki 450 μm i modalna srednica okien na sciankach komórek 115 μm. W procesie infiltracji ciśnieniowej stopu AlMg5 do pianek korundowych uzyskano kompozyty metalowo-ceramiczne o strukturze infiltrowanej charakteryzujące się pełnym wypełnieniem sferycznych makroporów preformy ceramicznej przez metal i dobrym przyleganiem na granicy faz ceramika-metal, co potwierdziły obserwacje morfologiczne zgładów i przełomów. Gęstość kompozytów wynosiła 2,71 g/cm3, a porowatość mniej niż 1%.