The ability to tailor specific properties, such as stiffness, hardness and thermal expansion, has led to the use of metal matrix composites (MMCs) in a wide variety of engineering applications. Squeeze casting can be used to produce MMCs and involves the infiltration of a ceramic preform by liquid metal under pressure exerted by a punch. This work deals with the fabrication and evaluation of an aluminum casting alloy (A356) reinforced with short Al₂O₃ fibre (mean fibre length~265 μm) using the squeeze casting technique. Discontinuous Al₂O₃ fibre preforms of different volume fractions (5-15%), were infiltrated with metal using various melt temperatures (775 - 825°C) and pressures (20 - 60 MPa). The microstructure and the mechanical properties of MMCs and unreinforced A356 were investigated. In addition, the MMC response to heat treatment operations was assessed.

The microstructure consisted of primary Al, eutectic Si particles at the fibre surface, and homogeneously dispersed, randomly oriented short fibres. Excellent fibre/matrix contact was achieved and little or no porosity was detected. There was no evidence of any bulk chemical reactions between fibre and matrix alloy at the interface.

The material exhibited a range of properties depending on the Al₂O₃ content and the casting pressure. In general, the density, elastic modulus, tensile strength, and bulk hardness increased with fibre content and the elongation to failure decreased significantly. The 15 vol% MMC cast under high pressure (50 MPa), had an average tensile strength of 336 MPa, elongation of 1.5%, and an elastic modulus of 90 GPa (T6 condition). In comparison, the unreinforced A356 had a tensile strength value of 267 MPa, an elongation of 14%, and elastic modulus of 74 GPa.

The MMC showed evidence of accelerated aging as a result of T6 heat treatment. The aging times at 155°C were optimized by matrix microhardness testing and the aging times for 0, 10 and 15 vol% materials were 8, 7, and 6 hours, respectively.

La capacité de contrôler certaines propriétés telles la dureté, la raideur, et la dilation thermique, a permis l'utilisation des composites à matrice métallique dans une grande gamme d'applications industrielles et scientifiques. La fonte par pression peut être utilisée pour la production de composites. Ce procédé implique l'infiltration d'une structure céramique poreuse (préforme) par un métal liquide sous pression. Cette étude a pour but d'évaluer la fabrication d'un alliage d'aluminium (A356) renforcé avec de courtes fibres de Al₂O₃ (longueur moyenne ~ 265 μm) en utilisant la technique de la fonte et l'infiltration sous pression. Des préformes de fibres de Al₂O₃ discontinues de fractions volumiques différentes (5-15%) furent infiltrées de métal à des températures de fonte (775 - 825°C) et de pressions différentes (20-60 MPa). La microstructure des composites et les propriétés mécaniques des composites et des spécimens non-renforcés ont été analysés. De plus, l'évaluation du comportement des composites face à différents traitements thermiques a été effectuée.

La microstructure était constituée d'aluminium primaire, de particules eutectique de Si à la surface de la fibre, et de courtes fibres orientées et dispersées de façon homogène. Une excellente surface de contact entre la fibre et la matrice a été obtenue et, de très faibles quantités de porosités ont été décelées. Il n'y avait aucune indication d'une réaction chimique à l'interface de la fibre et de la matrice d'alliage.

L'alliage produit démontrait une étendue de propriétés variant avec la quantité de Al₂O₃ présente et la pression de coulée. En général, la densité, le module d'élasticité, la résistance à la rupture, et la dureté augmentaient avec la quantité de fibres tandis que l'allongement diminuait de façon significative. Le composite 15vol% de Al₂O₃ formé sous haute pression (50 MPa) avait une résistance à la rupture moyenne de 336 MPa, un allongement de 1.5%, et un module d'élasticité de 90 GPa. En comparaison, le A356 monolithique, avait une résistance à la rupture moyenne de 267 MPa, un allongement de 14%, et un module d'élasticité de 74 GPa.

Le composite démontrait des signes de vieillissement accéléré sous un traitement thermique T6. Les temps de vieillissement à 155°C furent optimisés par la micro-dureté. Le temps de vieillissement pour 0, 10 et 15vol% Al₂O₃ étaient 8, 7, et 6 heures respectivement.