K O M I S J A B U D O W Y M A S Z Y N P A N – O D D Z I A

à W P O Z N A N I U

Vol. 29 nr 1

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

2009

JACEK JACKOWSKI

*

RUCH CIEK

àEJ OSNOWY

W KAPILARACH MATERIA

àU ZBROJENIA

RECYKLOWANEGO MATERIA

àU KOMPOZYTOWEGO

Z NASYCANYM ZBROJENIEM

W artykule przedstawiono analiz

Ċ zachowania ciekáego metalu w kapilarach (fazy staáej)

w obecno

Ğci dodatkowej fazy ciekáej. Zagadnienie dotyczy recyklingu metodą rozdzielania skáad-

ników metalowych materia

áów kompozytowych uzyskiwanych przez nasycanie ciekáym metalem

porowatych kszta

átek zbrojenia. Coraz powszechniejsze stosowanie tych nowoczesnych tworzyw

konstrukcyjnych wskazuje na celowo

Ğü opracowania technologii ich recyklingu. Charakter tych

materia

áów sprawia, Īe jedynym sposobem ich recyklingu jest rozdzielanie skáadników. Samo-

rzutne wyp

áywanie metalu osnowy z kapilar jest nieskuteczne, wiĊc konieczne jest stosowanie

odpowiednich o

Ğrodków recyklingowych intensyfikujących ten proces. Skutkiem ich stosowania

jest tzw. uk

áad recyklingowy záoĪony ze zbrojenia kompozytowego, ciekáej osnowy kompozyto-

wej oraz ciek

áego oĞrodka. W takim ukáadzie rozdzielenie skáadników recyklowanego materiaáu

kompozytowego polega na zast

ąpieniu osnowy w kapilarach zbrojenia ciekáym oĞrodkiem. Do-

Ğwiadczenia wskazują jednak, Īe nie kaĪdy materiaá kompozytowy jest w równym stopniu podatny
na zabiegi recyklingu. Analiza b

Ċdąca przedmiotem niniejszego artykuáu stanowi próbĊ wyjaĞnie-

nia przyczyn nieskuteczno

Ğci standardowych zabiegów recyklingowych wzglĊdem niektórych

materia

áów kompozytowych, a takĪe wskazania kierunków dziaáaĔ celem poprawy skutecznoĞci

tych zabiegów.

S

áowa kluczowe: kompozyty metalowe, recykling, zjawiska powierzchniowe

1. WST

ĉP

Specyficzn

ą grupĊ nowoczesnych tworzyw konstrukcyjnych stanowią meta-

lowe materia

áy kompozytowe z nasycanym zbrojeniem. Są one wytwarzane

przez nasycenie porowatego zbrojenia ciek

áym metalem (najczĊĞciej stopem

technicznym) zwanym osnow

ą. Zbrojeniem jest specjalna ksztaátka uformowana

i dopasowana do konkretnego elementu (wyrobu kompozytowego), stanowi

ąca

ca

ákowitą lub czĊĞciową jego objĊtoĞü. Záa zwilĪalnoĞü materiaáu zbrojenia

sprawia,

Īe proces jego nasycania jest wymuszany za pomocą ciĞnienia [1, 2, 5]

*

Dr hab. in

Ī. – Instytut Technologii Materiaáów Politechniki PoznaĔskiej.

J. Jackowski

30

od pocz

ątku procesu nasycania ksztaátki zbrojącej do chwili caákowitego za-

krzepni

Ċcia nasycającej osnowy. Efektywne ciĞnienie utrzymywane w caáej ob-

j

ĊtoĞci nasyconej ksztaátki w podanym okresie zapewnia minimalną porowatoĞü

wytwarzanego materia

áu, co wynika z maksymalnego wypeánienia objĊtoĞci

kapilar kszta

átki zbrojącej, a takĪe maksymalnej kompresji okluzji gazowych,

których unikni

Ċcie w procesie nasycania jest niemoĪliwe [3].

Ka

Īdy element kompozytowy z nasycanym zbrojeniem prĊdzej lub póĨniej

staje si

Ċ odpadem (np. produkcyjnym lub poamortyzacyjnym) i jako taki powi-

nien by

ü racjonalnie wykorzystany. Jedynym skutecznym sposobem recyklingu

takich odpadów jest rozdzielenie sk

áadników tworzących materiaá. Roztopienie

metalowej osnowy wype

ániającej kapilary zbrojenia nie jest dostatecznie sku-

teczne. Warto podkre

Ğliü, Īe w przypadku odlewu kompozytowego mającego

tylko cz

ĊĞciowo kompozytową strukturĊ (zbrojenie stanowiące czĊĞü elementu)

konwencjonalne przetopienie pozwoli odzyska

ü tylko tĊ czĊĞü osnowy, która

by

áa poza zbrojeniem. Osnowa powstająca w kapilarach zbrojenia mimo zmiany

stanu skupienia nie ulega oddzieleniu od zbrojenia. Konieczne jest u

Īycie dodat-

kowej fazy ciek

áej, zwanej oĞrodkiem recyklingowym. NaleĪy ją dobraü w taki

sposób, aby mo

Īliwe byáo zastąpienie nią osnowy w kapilarach ksztaátki zbroje-

nia [7, 9] i aby proces odbywa

á siĊ samorzutnie [4].

Wyniki do

ĞwiadczeĔ [8, 10] dowiodáy, Īe recykling metodą rozdzielenia

sk

áadników jest skuteczny, gdy ksztaátki zbrojące recyklowany materiaá wyko-

nane s

ą z materiaáów wáóknistych (wáókno glinokrzemianowe, wĊglowe, grafi-

towe). Gdy kszta

átki zbrojenia są wykonane z identycznych lub podobnych che-

micznie materia

áów spiekanych (spiekany materiaá ziarnisty), skutecznoĞü za-

biegów recyklingu prowadzonych w identycznych warunkach lub z u

Īyciem

innego metalu osnowy nasycaj

ącej okazaáa siĊ niedostateczna [8]. Stwierdzenie

to sta

áo siĊ podstawą przypuszczenia, Īe przyczyna tego zjawiska tkwi w geome-

trii kapilar zbrojenia.

2. ZMIANY ENERGII POWIERZCHNIOWEJ

W UK

àADZIE RECYKLINGOWYM

Do oblicze

Ĕ zmian energii powierzchni zachodzących w ukáadzie recyklin-

gowym z

áoĪonym z materiaáu kompozytowego z nasycanym zbrojeniem

i o

Ğrodka wykorzystano schemat przedstawiony na rys. 1. Ilustruje on kapilarĊ

o nieregularnym kszta

ácie w materiale ksztaátki zbrojącej Z, wypeánioną ciekáym

metalem osnowy M, w otoczeniu ciek

áego oĞrodka recyklingowego O. O po-

cz

ątku i kierunku wypáywania metalu z kapilary decydują dwa czynniki: stan

ciek

áoĞci metalu osnowy i oĞrodka oraz relacja wartoĞci skrajnych Ğrednic kapi-

lary (d

1

i d

2

na rys. 1). Na rysunku przyj

Ċto, Īe ruch metalu osnowy w kapilarze

odbywa si

Ċ od strony lewej ku prawej.

Ruch ciek

áej osnowy w kapilarach materiaáu zbrojenia

recyklowanego materia

áu ...

31

Rys. 1. Schemat wyp

áywania ciekáej osnowy kompozytowej M z kapilary materiaáu zbrojenia

Z w obecno

Ğci oĞrodka O

Fig. 1. Diagram of the outflow of liquid composite matrix M from the reinforcement capillary

Z in the presence of an O medium

Stan pocz

ątkowy caákowicie wypeánionej metalem kapilary opisuje zaleĪ-

no

Ğü:

,

4

ʌ

4

ʌ

2

2

2

1

1

O

M

O

M

M

Z

d

d

S

F











˜

Z

Z

Z

(1)

w której: F

– energia powierzchni uk

áadu [J],

S

– powierzchnia kontaktu ciek

áej osnowy kompozytowej z mate-

ria

áem kapilary [m

2

],

d

1

i d

2

– skrajne

Ğrednice kapilary wedáug rys. 1 [m],

Z

Z-M

– energia powierzchniowa na granicy ciek

áego metalu osnowy

i materia

áu zbrojenia [J/m

2

],

Z

M-O

– energia powierzchniowa na granicy ciek

áego metalu osnowy

i ciek

áego oĞrodka [J/m

2

].

Z kolei stan tu

Ī po rozpoczĊciu wypáywania osnowy z kapilary moĪna zapi-

sa

ü jako

O

M

O

M

O

M

O

Z

M

Z

d

h

d

d

h

d

h

d

S

F





















Z

Z

Z

Z

Z

4

ʌ

ʌ

4

ʌ

ʌ

)

ʌ

(

2

2

2

2

2

1

1

1

1

1

2

, (2)

gdzie: h

1

i h

2

– grubo

Ğü warstw oĞrodka i osnowy, odpowiednio, wepchniĊtej do

kapilary i wypchni

Ċtej z niej [m],

Z

Z-O

– energia powierzchniowa na granicy materia

áu zbrojenia i oĞrod-

ka [J/m

2

].

Na tej podstawie zmian

Ċ energii powierzchni ukáadu towarzyszącą przejĞciu

od stanu (1) do stanu (2) mo

Īna opisaü wzorem:

O

M

M

Z

O

Z

h

d

h

d

F

F

F













'

Z

Z

Z

2

2

1

1

1

2

ʌ

)

(

ʌ

.

(3)

J. Jackowski

32

ĩadna z wartoĞci energii powierzchniowej z zaleĪnoĞci (3) nie jest znana,

a zatem o charakterze zmiany

'F (przyrost lub ubytek) nie mo

Īna na tej podsta-

wie wnioskowa

ü. PoniewaĪ w odniesieniu do cieczy pojĊcia napiĊcia po-

wierzchniowego i energii powierzchniowej s

ą w sensie iloĞciowym równowaĪne

[6], mo

Īna skorzystaü z równania Duprego dla stanu równowagi kropli ciekáego

metalu M na pod

áoĪu materiaáu zbrojenia Z w otoczeniu oĞrodka O. Wzór opisu-

j

ący ten stan (rys. 2) ma postaü:

,

cos

/ O

M

Z

O

M

M

Z

O

Z











T

Z

Z

Z

(4)

przy czym

O

M

Z

/



T

– skrajny k

ąt zwilĪania materiaáu zbrojenia przez ciekáą

osnow

Ċ metalową w otoczeniu oĞrodka.

Rys. 2. Równowaga kropli ciek

áego metalu na

powierzchni materia

áu zbrojenia w otoczeniu

o

Ğrodka

Fig. 2. Balance of a drop of liquid metal at the
surface of the reinforcement material in the medium
surroundings

Po wstawieniu zale

ĪnoĞci (4) do zaleĪnoĞci (3) otrzymujemy:

,

ʌ

cos

ʌ

2

2

/

1

1

O

M

O

M

Z

O

M

h

d

h

d

F









'

Z

T

Z

(5)

a zatem

).

cos

(

ʌ

2

2

/

1

1

h

d

h

d

F

O

M

Z

O

M



˜

'





T

Z

(5a)

Je

Ğli obie ciecze w ukáadzie (ciekáy metal osnowy i oĞrodek) potraktuje siĊ

jako cia

áa nieĞciĞliwe, to z zaleĪnoĞci (5a) wynika, Īe warunkiem swobodnego

wyp

áywania osnowy, a zatem samorzutnego zajĞcia procesu, jest:

,

0



'F

czyli

.

cos

/

/

2

1

O

M

Z

d

d







T

(6)

Oznacza to,

Īe wypychanie osnowy metalowej z kapilary przez oĞrodek we-

d

áug schematu z rys. 1 nastąpi w kaĪdym przypadku, gdy

T

Z–M

/O

> 90°, i

Īe pro-

ces ten b

Ċdzie tym skuteczniejszy, im wiĊksza bĊdzie wartoĞü tego kąta, jednak

Ğrednica kapilary w miejscu wypychania osnowy kompozytowej bĊdzie zawsze
mniejsza ni

Ī w miejscu opuszczania zbrojenia. Stosunek wymiarów Ğrednic

w ró

Īnych miejscach kapilary dla wartoĞci

T

Z–M

/O

równych: 180

q, 150q i 120q

wynosi odpowiednio: 1; 0,87; 0,5.

Wniosek ten oprócz swej oczywisto

Ğci ma inną wadĊ, mianowicie nie stano-

wi

Īadnej wskazówki doboru oĞrodka recyklingowego.

Mo

Īna dokonaü analizy zaleĪnoĞci (4), korzystając ze znajomoĞci wáaĞciwo-

Ğci powierzchniowych substancji stanowiących ukáad recyklingowy. Na rysun-

Ruch ciek

áej osnowy w kapilarach materiaáu zbrojenia

recyklowanego materia

áu ...

33

ku 3 przedstawiono stan równowagi kropli dwóch ró

Īnych cieczy (ciekáego me-

talu osnowy i o

Ğrodka) spoczywających na podáoĪu z materiaáu zbrojenia w at-

mosferze gazu (w

áaĞciwoĞci powierzchniowe charakterystyczne dla przedsta-

wionych uk

áadów są dostĊpne w literaturze lub stosunkowo áatwe do oszacowa-

nia). Równowag

Ċ kropli osnowy opisuje zaleĪnoĞü:

,

cos

/ G

M

Z

G

M

M

Z

G

Z











T

Z

Z

Z

(7)

a kropli o

Ğrodka wzór:

,

cos

/ G

O

Z

G

O

O

Z

G

Z











T

Z

Z

Z

(8)

gdzie:

G

M

Z

/



T

– skrajny k

ąt zwilĪania materiaáu zbrojenia przez ciekáy metal

osnowy w atmosferze gazu,

G

O

Z

/



T

– skrajny k

ąt zwilĪania materiaáu zbrojenia przez ciekáy oĞrodek

w atmosferze gazu.

Pozosta

áe oznaczenia są takie same jak w zaleĪnoĞciach (1) i (2).

Rys. 3. Równowaga kropli metalu M oraz o

Ğrodka O na podáoĪu Z w atmosferze gazu G

Fig. 3. Balance of the M metal drop and the O medium on the Z base in the atmosphere of G gas

Z zale

ĪnoĞci (7) i (8) wynika, Īe

,

cos

cos

/

/

G

O

Z

G

O

G

M

Z

G

M

M

Z

O

Z

















T

Z

T

Z

Z

Z

(9)

co pozwala przekszta

áciü zaleĪnoĞü (4) do postaci:

,

cos

cos

cos

/

/

/

O

M

Z

O

M

G

O

Z

G

O

G

M

Z

G

M















T

Z

T

Z

T

Z

(10)

a tym samym wed

áug zaleĪnoĞci (3):

.

ʌ

)

cos

cos

(

ʌ

2

2

/

/

1

1

O

M

G

O

Z

G

O

G

M

Z

G

M

h

d

h

d

F















'

Z

T

Z

T

Z

(11)

Oznacza to,

Īe warunek samorzutnego wypáywania osnowy z metalowej ka-

pilary w warunkach kontaktu z o

Ğrodkiem i braku ĞciĞliwoĞci cieczy (

0



'F

)

przyjmie posta

ü:

.

)

cos

cos

(

/

/

2

1

O

M

G

O

Z

G

O

G

M

Z

G

M

d

d

















Z

T

Z

T

Z

(12)

J. Jackowski

34

3. WYP

àYWANIE OSNOWY Z KAPILAR ZBROJENIA

Z zale

ĪnoĞci (6) wynika, Īe wypáywanie osnowy kompozytowej z kapilar

zbrojenia w otoczeniu ciek

áego oĞrodka recyklingowego moĪe siĊ odbywaü

w skrajnie korzystnym przypadku (

T

Z-M/O

= 180°) w kapilarach o kszta

ácie zbli-

Īonym do walca (d

1

/d

2

< 1), ale nie walcowym. Z chwil

ą gdy w dowolnym miej-

scu kapilary nast

ąpi naruszenie podanej nierównoĞci, ruch metalowej osnowy

w kapilarze ustanie, a tym samym recykling si

Ċ zatrzyma.

Zgodnie z zale

ĪnoĞcią (12), zachowanie roztopionej osnowy kompozytowej

w procesie recyklingu materia

áu kompozytowego w oĞrodku moĪe byü inne. Dla

zilustrowania procesu wykonano obliczenia, przyjmuj

ąc wartoĞci danych (dla

wyra

Īenia (12)) zbliĪone do realnego ukáadu recyklingowego záoĪonego z cera-

micznego zbrojenia nasyconego stopem aluminium oraz stopionej mieszaniny
soli o

Ğrodka:

Z

M–G

= 1000 mN/m,

$

150

/



G

M

Z

T

,

Z

O–G

= 100 mN/m,

,

0

/

$



G

O

Z

T

Z

M–O

= 600 mN/m.

Dla podanych warto

Ğci:

.

6

,

1

600

)

0

cos

100

150

cos

1000

(

2

1





˜





$

$

d

d

Oznacza to,

Īe wypychanie ciekáego metalu osnowy kompozytowej z kapila-

ry zbrojenia mo

Īe siĊ odbywaü w duĪo szerszym zakresie, aniĪeli wynika to

z zale

ĪnoĞci (6).

Schemat zachowania ciek

áej osnowy kompozytowej w warunkach recyklingu,

odniesiony do przedstawionego wy

Īej wyliczenia, przedstawiono na rys. 4. Sche-

mat przedstawia kapilar

Ċ o ksztaácie dwóch stoĪków ĞciĊtych o wspólnej podsta-

wie. Znaczna ró

Īnica wymiarów Ğrednic (d

1

< d

2

) pozwala przyj

ąü, Īe ruch roz-

topionej osnowy kompozytowej w kapilarze (w obecno

Ğci oĞrodka) w początko-

wej fazie procesu b

Ċdzie siĊ odbywaü w kierunku prawej strony. Na schemacie 4a

zaznaczone s

ą dwa poáoĪenia páaszczyzny miĊdzyfazowej: metal osnowy – oĞro-

dek recyklingowy. Po

áoĪenie 1 ukáad osiągnie, gdy kąt

T

Z-M/O

b

Ċdzie miaá wartoĞü

120

q. Gdyby ten kąt miaá wartoĞü 180q, páaszczyzna kontaktu obu faz osiągnĊáaby

po

áoĪenie 2. Oznaczaáoby to stan maksymalnego usuniĊcia (wypchniĊcia) osnowy

kompozytowej z kapilary przez o

Ğrodek. W tym stanie osnowa zawarta miĊdzy

p

áaszczyznami 2 i 3 pozostaje w kapilarze, gdyĪ dalszy jej wypáyw w istniejących

warunkach jest niemo

Īliwy. Na schemacie 4b przedstawiony jest stan maksymal-

nego wypchni

Ċcia osnowy kompozytowej, wyliczony z zaleĪnoĞci (12) przy zaáo-

Īonych i podanych wyĪej wartoĞciach

Z

i

T

. Wypychanie ciek

áej osnowy bĊdzie

trwa

áo do chwili, gdy páaszczyzna miĊdzyfazowa (osnowa – oĞrodek) osiągnie

Ruch ciek

áej osnowy w kapilarach materiaáu zbrojenia

recyklowanego materia

áu ...

35

a)

b)

c)

Rys. 4. Schemat zachowania osnowy kompozytowej w kapilarze o zmiennych

Ğrednicach w trak-

cie recyklingu z u

Īyciem oĞrodka

Fig. 4. Diagram of the composite matrix behaviour in the capillary of varying diameters during the

recycling with the use of a medium

po

áoĪenie 4. Z chwilą osiągniĊcia tego stanu dalsze wypáywanie osnowy z kapi-

lary ustanie, a jej wype

ániona metalem przestrzeĔ bĊdzie siĊ mieĞciü miĊdzy

po

áoĪeniami 3 i 4. Gdy ruch metalu ku prawej stronie ustanie, a metal zachowa

stan ciek

áy i wáaĞciwoĞci ukáadu nie ulegną zmianie, rozpocznie siĊ jego ruch

w stron

Ċ przeciwną. Zostanie on wymuszony przez parcie oĞrodka na páaszczy-

zn

Ċ okreĞloną poáoĪeniem 3 i bĊdzie trwaá do momentu ukazanego na schemacie

4c, to znaczy do osi

ągniĊcia przez metal osnowy kompozytowej i oĞrodek páasz-

czyzn odpowiadaj

ących poáoĪeniom 5 i 6. Dalszy ruch ciekáego metalu w kapi-

larze b

Ċdzie miaá charakter posuwisto-zwrotny i bĊdzie siĊ odbywaü miĊdzy

p

áaszczyznami 3 i 4 oraz 5 i 6 (rys. 4b i 4c). Ruchom tym nie bĊdzie towarzyszyá

ubytek metalu w kapilarze, a trwa

ü one bĊdą do chwili zakrzepniĊcia metalu.

J. Jackowski

36

4. PODSUMOWANIE

Przedstawione wyliczenia oraz mechanizm zachowania ciek

áej osnowy kom-

pozytowej w trójfazowym uk

áadzie recyklingowym táumaczą zaobserwowany

fakt nieca

ákowitego wypáywania osnowy z kapilar zbrojenia, a tym samym

ograniczon

ą skutecznoĞü recyklingu metalowych materiaáów kompozytowych

z nasycanym zbrojeniem. Z przedstawionych rozwa

ĪaĔ wynikają dwie grupy

wniosków. Pierwsza dotyczy toku i wyników wykonanych oblicze

Ĕ, druga za-

pewnienia warunków technologicznych skutecznego prowadzenia recyklingu
kompozytów w realiach przemys

áowych.

Obliczenia prowadzono dwutorowo. Obliczenia zako

Ĕczone uzyskaniem za-

le

ĪnoĞci (6) wskazują, Īe jedynym czynnikiem decydującym o skutecznoĞci

procesu recyklingu jest warto

Ğü skrajnego kąta zwilĪania materiaáu kapilary

przez metal osnowy kompozytowej w otoczeniu o

Ğrodka

)

(

/ O

M

Z



T

. Zbadanie

tego parametru w realnych uk

áadach recyklingowych jest metodycznie trudne,

a jego celowo

Ğü wątpliwa, gdyĪ róĪnica wartoĞci tego kąta (np. 140q lub 160q)

nie jest istotna, co wynika ze schematu pokazanego na rys. 4a.

Zale

ĪnoĞü (12) jest bardziej záoĪona, ale jednoczeĞnie zapewnia precyzyjniej-

sze prognozy technologiczne. Wymaga znajomo

Ğci aĪ piĊciu parametrów, ale

cztery z nich s

ą moĪliwe do ustalenia z uĪyciem np. tablic fizyczno-chemicz-

nych. Najtrudniejszym do okre

Ğlenia parametrem w zaleĪnoĞci (12) jest wartoĞü

napi

Ċcia miĊdzyfazowego na granicy ciekáej osnowy metalowej i ciekáego

o

Ğrodka (

Z

M–O

). Jednocze

Ğnie, co wynika z tejĪe zaleĪnoĞci, znaczenie tego pa-

rametru jest pierwszoplanowe. W my

Ğl zaleĪnoĞci (12) jego wartoĞü powinna

by

ü jak najmniejsza.

Z obu zale

ĪnoĞci (6) i (12) wynika, Īe nieregularne ksztaáty kapilar zbrojenia

kompozytowego s

ą zasadniczą przyczyną niecaákowitego samoczynnego wy-

p

áywania z nich recyklowanej osnowy. Geometria kapilar w rzeczywistych ma-

teria

áach stosowanych w charakterze zbrojenia kompozytowego jest nieporów-

nywalnie bardziej z

áoĪona niĪ przedstawiona na rys. 4, stąd bezpoĞrednia wery-

fikacja wyników przedstawionych rozwa

ĪaĔ z uĪyciem np. obserwacji metalo-

graficznych jest nierealna. Istnieje mo

ĪliwoĞü poĞredniej weryfikacji, lecz wy-

maga ona u

Īycia urządzenia pozwalającego na wirowanie recyklowanego mate-

ria

áu kompozytowego w ciekáym oĞrodku. Wirowanie takie wywoáa dodatkową

si

áĊ odĞrodkową (oprócz wynikającej z grawitacji), która moĪe spowodowaü

wymuszone wyp

áywanie osnowy kompozytowej z kapilar zbrojenia. Jest to naj-

wa

Īniejszy wniosek wynikający z przedstawionych rozwaĪaĔ i ĞciĞle związany

z praktyk

ą recyklingu metalowych materiaáów kompozytowych z nasycanym

zbrojeniem.

Ruch ciek

áej osnowy w kapilarach materiaáu zbrojenia

recyklowanego materia

áu ...

37

LITERATURA

[1] Chadwick G. A., Squeeze casting of metal matrix composites using short fibre performs,

Material Science and Engineering, 1991, vol. A135, s. 23 – 28.

[2] Fukunaga H., Squeeze casting processes for fibre reinforced metals and their mechanical proper-

ties, w: Cast Reinforced Metal Composites, American Society of Metals 1988, s. 101 – 107.

[3] Jackowski J., PorowatoĞü odlewów kompozytowych wytwarzanych przez nasycanie zbro-

jenia metalem, Pozna

Ĕ, Wyd. Politechniki PoznaĔskiej 2004.

[4] Jackowski J., Rola napiĊü miĊdzyfazowych w recyklingu metalowych tworzyw kompozy-

towych z nasycanym zbrojeniem, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2006,
vol. 26, nr 1, s. 39 – 46.

[5] Michaud V., Mortensen A., Infiltration processing of fibre reinforced composites govering

phenomena, Composites, 2001, part A 32, s. 981 – 996.

[6] Missol W., Energia powierzchni rozdziaáu faz w metalach, Katowice, Wyd. ĝląsk 1975.
[7] Nagolska D., Recykling odlewów z metalowych kompozytów nasycanych, praca doktorska,

Politechnika Pozna

Ĕska, Wydziaá Budowy Maszyn i Zarządzania 2002 (niepublikowana).

[8] Nagolska D., Recykling odlewów kompozytowych zbrojonych spiekiem glinokrzemiano-

wym, Kompozyty (Composites), 2008, nr 4, s. 409 – 413.

[9] Nagolska D., Szweycer M., Jackowski J., Analysis of recycling mechanism of saturated

metal composites, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2001, vol. 21 nr spec.,
s. 145 – 151.

[10] Recykling odlewów z kompozytów metalowych zawiesinowych i z nasycanym zbrojeniem,

sprawozdanie z grantu KBN nr 3T08B 022 - 26 (niepublikowane).

Praca wp

áynĊáa do Redakcji 6.03.2009

Recenzent: prof. dr hab. in

Ī. Witold Missol

MOTION OF LIQUID MATRIX IN THE REINFORCEMENT MATERIAL

CAPILLARIES OF THE RECYCLED COMPOSITE MATERIAL

WITH SATURATED REINFORCEMENT

S u m m a r y

The paper presents analysis of liquid metal behaviour in the capillaries (of the solid phase) in the

presence of an additional liquid phase. The problem is related to the recycling process carried out by
separation of the components of metal composite materials obtained by saturation of the porous
reinforcement profile with liquid metal. The more and more common application of these modern
construction materials is conducive to usefulness of developing of their recycling technologies. The
kind of these materials causes that the only way of managing these materials consists in separation of
their components. Spontaneous outflow of the matrix metal is ineffective and, therefore, appropriate
recycling media should be used that might intensify the process. In result of their application a so-
called recycling system arises, composed of the composite reinforcement, liquid composite matrix,
and liquid medium. In case of such a system the separation of the recycled composite material con-
sists in replacing the matrix with a medium contained in the reinforcement capillaries. Nevertheless,
the experience indicates that susceptibility of the composite materials to the recycling procedures is
differentiated. The analysis being a subject of the present paper is an attempt to explain the reasons of
poor effectiveness of the recycling treatment applied to some composite materials and to indicate the
aims of activity in order to improve effectiveness of these processes.

Key words: metal composites, recycling, surface phenomena