Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Testing Projectile Rotating Bands Made of Iron Powder with WS2

Majewski Tomasz, Urbaniak Wiesław, Paryszewski Szymon

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2025

|

Vol. 16, Nr 3 (61)

39--58

EN

This article presents the results of experiments on rotating bands manufactured from iron powder, with the addition of tungsten disulfide (WS₂). Test samples were produced using different compaction pressures and varying amounts of the WS₂ lubricant. In the initial stage of the study, properties such as porosity, density, selected mechanical characteristics, and friction coefficient were measured. These results enabled the optimisation of the rotating band manufacturing process. In the subsequent phase, rotating bands were fabricated and assembled onto projectiles. Push-through force tests were then conducted to assess the behaviour of the rotating bands under quasi-static conditions. The results demonstrated that the addition of a lubricating material lowers the friction coefficient and reduces both engraving and push-through forces.

PL

W artykule zostały przedstawione wyniki badań pierścieni wiodących wytworzonych ze spieków żelaza z dodatkiem dwusiarczku wolframu. Próbki do badań zostały wytworzone przy zastosowaniu różnych ciśnień prasowania oraz różnej zawartości dodatku smarowego (WS2). W pierwszym etapie badań określono takie właściwości wykonanych materiałów jak: porowatość, gęstość, podstawowe właściwości mechaniczne, a także współczynnik tarcia. Wyniki tych badań umożliwiły optymalizację procesu wytwarzania pierścieni wiodących. Dalszym etapem badań było wykonanie pierścieni wiodących, które osadzono na pociskach oraz przeprowadzono próby forsowania, które pozwoliły określić zachowanie się pierścieni wiodących w warunkach quasi-statycznych. Uzyskane wyniki badań wykazały, że dodatek materiału smarowego powoduje zmniejszenie wartości współczynnika tarcia oraz obniżenie siły wcinania i siły forsowania.

2

Badania eksploatacyjne nowych płytek narzędziowych stosowanych do przecinania i rowkowania metali

Konstanty Janusz, Layyous Albir, Furtak Łukasz

Inżynieria Materiałowa

|

2025

|

Vol. 46, nr 5

11--18

PL

W pracy zaprezentowano metodykę badawczą dotycząca zwiększenia trwałości eksploatacyjnej narzędzi stosowanych do przecinania i rowkowania metali. Zaprojektowano cztery warianty powlekanych, dwuostrzowych płytek skrawających przeznaczonych do rowkowania stali, stali nierdzewnych, żeliwa i stopów aluminium oraz opracowano warunki ich wytwarzania. Dokonano oceny właściwości fizycznych, mechanicznych i chemicznych spieków, takich jak: gęstość, moduł sprężystości, twardość i odporność na kruche pękanie oraz skład chemiczny, i mikrostruktury materiału podłoża. Zbadano także skład chemiczny, mikrotwardość i grubość powłok PVD naniesionych metodą impulsowego rozpylania magnetronowego (HIPIMS). W końcowym etapie badań przeprowadzono testy rowkowania/przecinania, aby ocenić eksploatacyjną trwałość nowych narzędzi. Dla porównania właściwości laboratoryjnych i aplikacyjnych badanych materiałów z materiałami produkowanymi przez renomowane firmy testowano również narzędzia komercyjne. Uzyskane wyniki wskazują, że nowo opracowane płytki do rowkowania wykazują nieznacznie dłuższą żywotność w porównaniu z płytkami produkowanymi przez renomowane firmy narzędziowe. Posiadają unikatową mikrostrukturę, dobre właściwości wytrzymałościowe i tribologiczne.

EN

A research methodology for increasing the service life of tools used for cutting and grooving metals was presented. Four variants of coated, two-edged cutting inserts for grooving steel, stainless steel, cast iron, and aluminum alloys were designed, and their manufacturing conditions were developed. Physical, mechanical, and chemical properties of the sintered inserts, including density, modulus of elasticity, hardness, fracture toughness, and chemical composition and microstructure of the substrate material, were assessed. The chemical composition, microhardness, and thickness of the PVD coatings deposited using pulsed magnetron sputtering (HIPIMS) were also examined. In the final stage of the research, grooving/cutting tests were conducted to assess the service life of the new tools. Commercial tools were also tested to compare the laboratory and application properties of the tested materials with those of reputable companies. The results indicate that the newly developed grooving inserts exhibit slightly longer service life compared to inserts manufactured by reputable tooling companies. They have a unique microstructure, high strength and tribological properties.

3

Właściwości użytkowe wolframowego stopu ciężkiego W-Ni-Co z dodatkiem renu

Penkul Andrzej

Przemysł Chemiczny

|

2024

|

T. 103, nr 11

1292--1295

PL

W artykule przedstawiono analizę porównawczą wyników badań stopu ciężkiego W91-Ni6-Co3 bez oraz z dodatkiem 2% mas. renu (stop W89-Ni6-Co3-Re2). Proces technologiczny przygotowania partii materiału proszkowego, wytworzonego w określonych warunkach mieszania mieszaniny proszków W-Ni-Co-Re o ustalonym rozkładzie granulometrycznym, obejmował ręczne mielenie proszku renu w moździerzu oraz mielenie mechaniczne. Uzyskano odpowiednią mikrostrukturę stopu w procesie spiekania z udziałem fazy ciekłej w temp. 1535°C przez 20 min w atmosferze wodoru. Badania wykazały uzyskanie materiałów o gęstości bliskiej teoretycznej przy znacznej różnicy mikrostruktury wytworzonych spieków.

EN

Heavy tungsten alloy W91-Ni6-Co3 without and with the addn. of 2% by mass of Re (alloy W89-Ni6-Co3-Re2) was prepared by mixing W-Ni-Co-Re powders with a fixed granulometric distribution, including manual grinding of Re powder in a mortar and mech. grinding. The appropriate alloy microstructure was obtained in the sintering process with the participation of the liq. phase at temp. of 1535°C for 20 min in a H₂ atmosphere. A material with a d. close to theor. was obtained with a significant difference in the microstructure of the produced sinters.

4

Studying the Effectiveness of Shaped Charge Jets Created by Graphene-containing Shaped Charge Liners

Majewski Tomasz, Trzciński Waldemar A., Szymańczyk Leszek

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2024

|

Vol. 15, Nr 1 (55)

39--54

EN

The paper presents selected results of studies conducted within the framework of the following research project: “Use of graphene and new multilayer explosive technologies in materials for shaped charge liners" (The National Centre for Research and Development in Poland: project No: DOB-BI08/03/01/2016). This study was performed by a consortium made up of the following entities: Institute of Precision Mechanics, Military University of Technology and the Mototechnika company (Poland). The main objective of the performed experiments was to test the effectiveness of shaped charge liners produced with the use of powder metallurgy methods, from mixtures containing copper powder and graphene-coated copper powder. The content of the latter equaled 0%, 1%, 5% and 10%, respectively. Shaped charge jets created with the use of liners made from the powder mixtures tested were recorded with the help of X-ray technology. Firing tests were conducted against steel barriers and the depth of penetration was determined. The obtained results showed that the addition of graphene powder to pure copper powder practically does not increase the depth of penetration of the shaped charge jet compared to scenarios in which sintered liners without this additive were used.

PL

W artykule zostały przedstawione wybrane wyniki badań przeprowadzonych w ramach realizacji projektu badawczego: „Zastosowanie grafenu i nowych technologii wielowarstwowych materiałów wybuchowych w materiałach na wkładki kumulacyjne” (nr projektu NCBiR: DOB-BI08/03/01/2016). Praca ta była przeprowadzona w konsorcjum, w skład którego wchodziły: Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Wojskowa Akademia Techniczna oraz przedsiębiorstwo Mototechnika. Głównym celem wykonanych eksperymentów było zbadanie skuteczności wkładek kumulacyjnych, wytworzonych metodami metalurgii proszków, z mieszanek zawierających proszek miedzi oraz proszek miedzi pokryty grafenem. Zawartość tego ostatniego wynosiła odpowiednio:0%, 1%, 5% i 10%. Dokonano rentgenograficznej rejestracji strumieni kumulacyjnych przy zastosowaniu ładunków zawierających wkładki wytworzone z testowanych mieszanek proszkowych. Przeprowadzono próby strzelania do przegród stalowych i określono głębokość penetracji. Otrzymane wyniki badań wykazały, że dodatek proszku grafenowanego do proszku czystej miedzi praktycznie nie zwiększa głębokości wnikania strumienia kumulacyjnego w stosunku do przypadku, gdy zastosowano wkładki spiekane bez tego dodatku.

5

Refractory metals as alloying additives for metallic materials formed via powder metallurgy techniques

Duda Alicja, Kopyciński Bartosz, Matula Grzegorz, Wrona Adriana

Ochrona przed Korozją

|

2024

|

nr 3

68--76

EN

Methods for the fabrication of metallic sinters via powder metallurgy techniques have been widely discussed in materials engineering for many years. Depending on the final purpose of the finished products, it is primarily important to ensure their appropriate mechanical properties. Numerous works on this topic are devoted mainly to the modification of conventional metallic materials, and one of the promising research directions is the addition of refractory metals to metal alloys. Thanks to the advantageous impact on thermal stability, mechanical properties, and corrosion resistance, the proposed solutions fit perfectly into the trends of searching for new, functional engineering materials. This work presents a review of scientific reports on the modification of metal alloys with the addition of refractory metals published over the last 15 years. First, a brief characterization of refractory metals along with a description of the basics of processing metallic materials using powder metallurgy are presented. In the following part of the article, the research results on the influence of the addition of high-melting metals on the mechanical properties and corrosion resistance of heavy and light metal alloys are discussed. The conclusion consists of data on the global metal alloys market, taking into account its current state and forecasted changes for the next few years.

PL

Metody spieków metalicznych technikami metalurgii proszków są szeroko omawiane w inżynierii materiałowej od wielu lat. Niezależnie od przewidywanego przeznaczenia gotowych wyrobów istotne jest przede wszystkim zapewnienie produktom odpowiednich własności mechanicznych. Liczne prace poświęcone tej tematyce skupiają się głównie na modyfikacji konwencjonalnych materiałów metalicznych, a jednym z obiecujących kierunków badań jest wzbogacanie stopów metali dodatkiem metali wysokotopliwych. Dzięki korzystnemu wpływowi na stabilność termiczną, własności mechaniczne i odporność na korozję proponowane rozwiązania doskonale wpisują się w poszukiwania nowych, funkcjonalnych materiałów inżynierskich. Praca stanowi przegląd doniesień naukowych opublikowanych w ciągu ostatnich 15 lat, traktujących o modyfikacji stopów metali dodatkiem metali wysokotopliwych. W pierwszej kolejności przedstawiono krótką charakterystykę metali wysokotopliwych wraz z omówieniem podstaw przetwarzania materiałów metalicznych z wykorzystaniem metalurgii proszków. W dalszej części artykułu przeprowadzono analizę wyników badań nad wpływem dodatku metali wysokotopliwych na własności mechaniczne oraz odporność korozyjną stopów metali ciężkich i lekkich. W podsumowaniu przybliżono dane dotyczące stanu globalnego rynku stopów metali wraz z uwzględnieniem zmian prognozowanych na najbliższe lata.

6

AA2024/fly ash lightweight composites fabricated by powder metallurgy

Nikiel Piotr

Composites Theory and Practice

|

2024

|

R. 24, nr 2

108--115

EN

The paper presents the experimental results on the fabrication of lightweight aluminum alloy AA2024 matrix composites reinforced with fly ash microspheres using powder metallurgy (PM) via hot pressing. The primary aim was to achieve a composite with the highest possible matrix density while preserving undamaged microspheres. A mixture of powders consisting of AA2024 alloy powder and 10 wt.% fly ash was pressed at 550 °C and pressures of 5, 10, 20, and 30 MPa for two minutes. The obtained composites had densities in the range of 1.93-2.31 g/cm3. Microstructural analysis revealed uniform distribution of the fly ash microspheres in the aluminum alloy matrix. The hardness of the composites was comparable only between the samples pressed at 10, 20, and 30 MPa, falling within the range of 118 to 122 HV0.1. The sample pressed at 5 MPa exhibited significantly lower hardness of 98.8 HV0.1. The composites produced by pressing at 20 and 30 MPa were characterized by high yield strength and compression strength, ranging from 211 to 216 MPa and 300 to 354 MPa, respectively. The composites pressed applying lower pressures, especially those at 5 MPa, exhibited significantly lower values of plastic yield strength and compression strength, with values of 109 MPa and 115 MPa, respectively. Taking into account the density, the number of damaged microspheres, and the microstructure of the AA2024/fly ash composite, the optimal pressing range is between 10-20 MPa, but superior mechanical properties were achieved after pressing at 20 and 30 MPa.

7

Effect of SPS consolidation and heat treatment on microstructure and mechanical behavior of Fe-Cr-Al-Y2O3 ODS alloys with different Ti and V contents

Stasiak Tomasz, Jasiński Jarosław J., Kurpaska Łukasz, Chmurzyński Wojciech, Chmielewski Marcin, Wilczopolska Magdalena, Mulewska Katarzyna, Zieliński Maciej, Purzyńska Hanna, Kubecki Michał, Kowal Marcin, Jagielski Jacek

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2024

|

Vol. 24, no. 2

art. no. e76, 2024

EN

Oxide dispersion strengthened (ODS) alloys, due to their high irradiation resistance and good mechanical properties at high temperatures, are promising for applications in Generation IV reactors, especially GFR, and fusion installations. However, the biggest challenge in applying ODS materials is related to fabrication techniques. This paper aims to evaluate powder metallurgy processing and the effect of small additions of oxide- and carbide-forming elements on the microstructure and mechanical properties of Fe-Cr-Al-based ODS alloys. The series of ODS alloys with Y2O3 and different additions of Ti and V was prepared by mechanical alloying (MA) and consolidated by spark plasma sintering (SPS), which is less often employed to fabricate ODS alloys than hot extrusion or hot isostatic pressing. The investigations were performed on MAed powders, bulk-sintered samples, and samples after homogenization annealing. The MAed powders reveal two body-centered cubic (bcc) alloyed phases with close lattice parameters. The sintered samples show a single bcc phase (a = 2.88-2.89 Å) matrix and a high-volume fraction of homogenously distributed nanometric oxide precipitates. The addition of vanadium and titanium leads to the formation of vanadium- and titanium-rich nanometric oxides and carbides. The bulk samples show fine grain and stable microstructure with an average grain size slightly below 1 μm. Moreover, after homogenization annealing and air cooling, the relative density slightly increases. Hardness after heat treatment is relatively stable, which was confirmed by nanoindentation and Vickers microhardness results. These experimental findings promise to develop Fe-Cr-Al-based ODS materials tailored for operation under harsh conditions in nuclear reactors.

8

Overview of the plant-based synthesis of metal and metal oxide nanoparticles and their potential application in the formation of protective coatings

Duda Alicja, Kopyciński Bartosz

Ochrona przed Korozją

|

2023

|

nr 7

197--205

EN

Technologies for the production of nanomaterials have been developed for many years. Despite the remarkable achievements in this field, nanotechnologies contribute to serious environmental pollution. One of the interesting directions in the search for new, green solutions limiting their harmful impact on nature is the use of plant extracts as substrates in the techniques of synthesis of metal nanoparticles and metal oxides. This article briefly reviews the current state of knowledge on the preparation of metallic nanoparticles via green chemistry synthesis methods. The general mechanism of these processes is presented in an accessible way. In addition, current trends in the field of their use in the formulation of paints and varnishes with antifouling properties and as components of protective coatings preventing corrosion are discussed. A noteworthy way of using metallic nanoparticles in agriculture as a factor inhibiting the negative effects of salinity on the growth of crops was also mentioned. Despite the constantly growing number of scientific reports on these issues, this topic still requires a comprehensive discussion along with a detailed analysis of the synthesis processes. A comprehensive approach will certainly contribute to a better knowledge and understanding of this subject and the improvement of the quality of works devoted to the green synthesis of metallic nanoparticles.

PL

Technologie wytwarzania nanomateriałów są rozwijane od wielu lat. Pomimo niezwykłych osiągnięć w tej dziedzinie nanotechnologie przyczyniają się do poważnego zanieczyszczenia środowiska. Jednym z interesujących kierunków poszukiwania nowych, zielonych rozwiązań ograniczających ich szkodliwy wpływ na przyrodę jest wykorzystanie ekstraktów roślinnych jako substratów w technikach syntezy nanocząstek metali i tlenków metali. W artykule dokonano krótkiego przeglądu obecnego stanu wiedzy na temat otrzymywania nanocząstek metalicznych z użyciem metod syntezy biologicznej. W przystępny sposób przedstawiono ogólny mechanizm przebiegu tych procesów. Omówiono ponadto aktualne trendy w zakresie ich wykorzystywania w recepturowaniu farb i lakierów o właściwościach przeciwporostowych oraz jako składników powłok ochronnych zapobiegających korozji. Zwrócono również uwagę na kwestię zastosowania nanocząstek metalicznych w charakterze związków hamujących negatywny wpływ zasolenia na wzrost roślin uprawnych. Pomimo stale rosnącej liczby doniesień naukowych dotyczących tych zagadnień wciąż wymagają one kompleksowego omówienia wraz ze szczegółową analizą przebiegu procesów syntezy. Całościowe ujęcie z pewnością przyczyni się do lepszego poznania i zrozumienia tej tematyki oraz publikowania prac o wysokiej jakości.

9

Comparison of ultrasonic and other atomization methods in metal powder production

Bałasz B., Bielecki M., Gulbiński W., Słoboda Ł.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2023

|

Vol. 116, nr 1

11--24

EN

Purpose: Additive manufacturing (AM) research needs new alloys to grow and offer new functionalities. This paper presents a novel powder production method by means of ultrasonic atomisation (UA). Powders for AM can be obtained from gas atomisation (GA) and a comparative study of UA- vs GA-made powders were carried out. To UA explain the pros & cons more clearly, a summary of the processes was added, along with the analysis of the droplet formation physics. Design/methodology/approach: Ultrasonic atomization (UA) with melting raw material by an electric arc. Characterisation of the powders: particle size distribution (PSD), density, and flowability were carried out. Other parameters, such as microstructure, deviation in the chemical composition and powder surface morphology, were also investigated. Findings: The results showed that the UA powder has a finer average particle size with a narrower statistical distribution of particles than those made by the GA method. Because the UA powder has a higher sphericity and lower porosity, Generally, UA offers better-quality powders in terms of properties such as higher tap density, better flowability and low oxygen content. Research limitations/implications: As an example of semi-industrial scale application of the UA system, the Ti6Al4V and TiAl powders were produced after remelting the wire. The UA system is commercially available for processing any metallic material. Practical implications: The test campaign results showed that the Ti6Al4V powder produced by the ultrasonic atomisation has a similar or better quality as those available from large-scale gas atomisation plants. Originality/value: The new method of UA powder production was analysed in terms of key powder parameters. The properties of the titanium-based powder produced this way were analysed with a view to future applications.

10

Wpływ parametrów wytwarzania na mikrostrukturę i właściwości spiekanych kół zębatych wykonanych na bazie proszku Distaloy AQ

Sułowski Maciej, Dąbrowski Robert, Żarów Martyna

Inżynieria Materiałowa

|

2023

|

Vol. 44, nr 1

6--11

PL

Zbadano wpływu parametrów wytwarzania, tzn. infiltracji miedzią, na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne kół zębatych wytworzonych techniką metalurgii proszków na bazie proszku żelaza Distaloy AQ. Zakres badań obejmował określenie zmiany wymiarów kół oraz ich gęstości, przed i po procesie infiltracji, pomiar wytrzymałości na statyczne zginanie zębów, pomiar mikrotwardości kół zębatych oraz analizę ich mikrostruktury. Koła zębate podzielono na cztery grupy; jedna z nich nie była infiltrowana miedzią, pozostałe trzy infiltrowano kolejno jednym (1,4% Cu), dwoma (2,8% Cu) i trzema (4,2% Cu) miedzianymi pierścieniami. Stwierdzono, że infiltracja miedzią powoduje wzrost wytrzymałości na zginanie badanych spieków, lecz tylko w przypadku zawartości 1,4% Cu. Większa ilość miedzi powoduje obniżenie wytrzymałości na zginanie zębów kół. Badania wykazały również, że infiltracja miedzią nie wpływa korzystnie na mikrotwardość kół zębatych.

EN

The influence of production parameters i.e., copper infiltration, on the microstructure and mechanical properties of gear wheels initially manufactured by powder metallurgy was investigated. Distaloy AQ iron powder was used for production these gears. The scope of research included the determination of changes in the dimensions of the gear wheels and their density, before and after the infiltration process, measurement of the strength to static bending, measurement of the microhardness of the gear wheels and analysis of their microstructure. The gear wheels are divided into four groups; one of them was not infiltrated with copper, the remaining three were infiltrated successively with one (1.4% Cu), two (2.8% Cu) and three (4.2% Cu) copper rings. It was found that copper infiltration increases the bending strength of the tested sinters, but only in the case of 1.4% Cu content. The greater amount of copper reduces the bending strength of the gear wheels. Research has also shown that copper infiltration does not have a positive effect on the microhardness of gear wheels.

11

The role of the matrix in SiC reinforced composites

Madej Marcin, Leszczyńska-Madej Beata, Wąsik Anna, Kopeć-Surzyn Anna

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 1

30--36

EN

This article presents a comparison of the properties of composites based on aluminum or aluminum alloy (Al4Cu) rein- forced with silicon carbide SiCp. The main objective was to analyze the possibility of producing an Al + Cu alloy matrix by basic powder metallurgy methods and its influence on the final properties of the composite. The composites were produced by pressing and sintering, basic powder metallurgy techniques, in order to reduce the manufacturing costs. Sintering was carried out in nitrogen due to the favorable effect of this atmosphere on the sintering of aluminum-based materials. Silicon carbide SiC was used as the reinforcing phase. The study clearly showed that the use of a matrix made of a mixture of Al and Cu powders results in an almost twofold increase in hardness (from 32 to about 60 HB) and a more than twofold increase in flexural strength (from about 200 to more than 450 MPa). Observations of the microstructure confirmed the diffusion of copper into the aluminum and the facets of the Al2Cu phase.

12

Effect of MHA on tribo-behaviour of Al-MHA-Si3N4 hybrid composites

Faris Mohammad, Suhaib Mohd, Ahmed Mumtaz

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 1

37--43

EN

In the contemporary research community, hybrid composites with improved performance are emerging as a trend, overcoming the drawbacks of conventional composites and satisfying needs in tribological applications. In this work, Al-MHA-Si3N4 hybrid composites reinforced with various weight percentages of mustard husk ash (MHA), 0, 2.5, 5, 7.5% and 10%, produced by powder metallurgy techniques at 300, 400, 500, 600 and 700 MPa compaction pressure were analysed. The microstructural characterization of the metal matrix hybrid composites, followed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive spectroscopy (EDS) investigations show the homogeneous distribution of the reinforcement in the metal matrix. A sliding wear study without lubrication was performed on a pin-on-disc wear testing machine under the following sliding conditions: sliding velocity (SV) of 1.5 m/s, sliding distance (SD) of 300 m and applied loads of 25 N and 35 N. The deformation of the worn surfaces was also investigated. It was found that the tribological characteristics of the composites were enhanced by increasing the weight percentage of MHA and the compaction pressure.

13

Forging of PM Ti-6Al-4V alloy at the temperature above β-transus and high strain rate: modeling and trials in industrial conditions

Wojtaszek Marek, Zyguła Krystian, Łukaszek-Sołek Aneta, Jabłońska Magdalena, Stanik Rafał, Gude Maik

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 2

art. no. e102, 2023

EN

The results of the forging process in open dies of the powder metallurgy (PM) Ti-6Al-4V alloy, carried out at the temperature above β-transus and at a high strain rate were presented. As an initial material for the research relatively cheap elemental powders were used. This approach gives a real chance for the implementation of the developed technologies. As the range of phase transition temperature in titanium alloys is influenced also by the technology of their production, the β-transus temperature was estimated for the PM Ti-6Al-4V alloy. Finite element method (FEM) numerical analysis of the forging process at the temperature of 1000 °C and high strain rate was performed. The results obtained by the FEM modeling were verified under industrial conditions. The forging trials were made at the temperature of 1000 °C on a screw press operating at a speed of 250 mm s-1. For comparison, the alloy was also studied in as-cast and hot-rolled conditions, which is widely used as a feedstock. The influence of the method of manufacturing feedstock on the microstructure and selected properties of the forgings was determined. This approach allowed for a qualitative assessment of the PM material. The forging process in open dies of two different feedstocks led to the production of forgings with a uniform and similar lamellar microstructure. Thus, it was shown that the heating conditions, the parameters of the forging process, and the method of cooling the product after forging have a decisive influence on the microstructure condition of the forgings shaped in the temperature range of the β phase.

14

Wpływ parametrów wytwarzania na mikrostrukturę i właściwości spiekanych kół zębatych o składzie Fe-2,5%Mn-0,8%C

Sułowski Maciej, Dąbrowski Robert, Zawilińska Iga

Inżynieria Materiałowa

|

2022

|

Vol. 43, nr 6

11--15

PL

W pracy zbadano wpływ parametrów wytwarzania, a w szczególności infiltracji miedzią, na właściwości mechaniczne oraz mikrostrukturę spiekanych kół zębatych. Koła zębate spiekano w temp. 1150°C przez 60 min w atmosferze mieszaniny 70% N2 i 30% H2. Następnie poddano je ponownemu spiekaniu w atmosferze będącej mieszaniną 95% N2 i 5% H2 w czasie 60 min w temp. 1120°C, połączonemu z infiltracją miedzią (1,41–4,20%) metodą nakładkową. Po spiekaniu stale poddawano pomiarom gęstości, badaniom właściwości mechanicznych i badaniom metalograficznym. Wykazano, że infiltracja miedzią prowadzi do wzrostu gęstości oraz twardości badanych kół. Największą wytrzymałość na statyczne zginanie zębów wykazały koła nieinfiltrowane miedzią, a najmniejszą zęby kół infiltrowanych 4,2% Cu.

EN

The aim of this work was to investigate the influence of processing parameters, in particular copper infiltration, mechanical properties and microstructure of sintered Fe-2.5% Mn-0.8% C gear wheels. Gear wheels were sintered at 1150°C for 60 min in mixture of 70% N2 and 30% H2. Following this process, the wheels were re-sintered at 1120°C for 60 min in 95% N2 and 5% H2 atmosphere and combined with copper (1.41–4.20%) overlay infiltration method. After infiltration, density and mechanical properties were measured. The results of investigations show that after copper infiltration density and hardness of gears increased. The highest teeth bend strength was obtained for not infiltrated gears. The lowest bend strength value was recorded for gears infiltrated with 4.2% Cu.

15

Manufacturing and properties of al-al alloy bimetallic composites obtained from powders by hot extrusion

Wojtaszek Marek, Zyguła Krystian

Composites Theory and Practice

|

2022

|

R. 22, nr 4

211--218

EN

This paper presents the process of manufacturing bimetallic composites in the shell-core system. Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr alloy powder was used for the shell. Pure aluminum was used as the core of the composite, respectively, in the form of a cast and then rolled rod, and in the form of a semi finished product obtained from aluminum powder. The semi-finished powders were produced by means of the uniaxial hot pressing method. From the components prepared in this way, an extrusion chargé was made by machining in an alloy shell-core system. Permanent bonding of the components and forming the required shape of the composites was carried out using direct hot extrusion under isothermal conditions. It was confirmed that the application of powder metallurgy technology for the production of one or both component materials makes it possible to conduct the extrusion of the components with significantly different plasticity without violating the cohesion of the layers. This approach made it possible to produce layered composites with high-strength properties of the outer layer and with a ductile core. The microstructural state of the components was evaluated, focusing on the continuity of the transition zone between the components. Observations of the separation lines between the layers revealed that the zone between the components was continuous, which was found for both composites, regardless of the examined cross-section. On this basis, it was concluded that the direct hot extrusion process, carried out under the adopted parameters, made it possible to combine the components very well. Selected properties of the layered composites were also determined. It was shown that the proposed method, combining powder metallurgy and hot forming technologies, makes it possible to obtain a continuous connection of components and produce products with properties significantly differentiating in the core and shell zones. These properties can be controlled by appropriate selection of the components, as well as by the method of manufacturing the core. Potential applications of the studied materials include the manufacture of bimetallic components for operation in conditions where significantly different properties of the outer zone and the core are required.

16

HA-ZnO-Fe3O4 composite manufactured by wet powder metallurgy process for implant applications

Gupta Ruchi, Agarwal Mayank, Singh Vinay Pratap

Composites Theory and Practice

|

2022

|

R. 22, nr 1

40--43

EN

A hydroxyapatite (HA) based biocompatible and bioactive composite is an appropriate choice for bio-implants. This experimental work presents the influence of ZnO and Fe3O4 on the microstructure of HA-ZnO-Fe3O4 composites synthesized by the wet powder metallurgy process. These composites were characterized using SEM, energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and XRD. The obtained results showed the effect of the addition of Fe3O4 on the interface formation, which is exhibited by interconnected pores and sintered neck in the micrographs. The observed porosity helps to enhance the required osseointegration for the fixation of implants with human bones.

17

Aluminium oxide (Al22O3)-few layer graphene (FLG) reinforced aluminium hybrid composites

Kaykılarlı Cantekin, Altınışık Zehra, Kılıç E. Can, Uzunsoy Deniz, Yeprem H. Aygül

Composites Theory and Practice

|

2022

|

R. 22, nr 2

72--78

EN

The present study investigates the microstructural and mechanical properties of few layer graphene (FLG, 0.1 to 5 wt.%) and aluminium oxide (Al22O3, 4 to 20 wt.%) reinforced Al6061 matrix composites prepared via mechanical alloying (MA), uniaxial pressing and pressureless sintering. The effects of the amounts of Al22O3 and FLG were studied. MA was carried out at 300 rpm for 3 h in a planetary ball mill in argon atmosphere. The mechanically alloyed (MAed) powders were compacted via uniaxial pressing (400 MPa) and sintering (620°C, 2 h). The microstructural and mechanical properties of the Al-xAl22O3-yFLG powders and bulk samples were investigated via X-ray diffraction (XRD), light microscopy (LM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), the Archimedes’ method and a hardness test. In the XRD analysis, the aluminium carbide (Al4C3) phase was not detected. The SEM, LM micrographs and EDS results show that the produced composites have a homogeneous structure. Based on the Archimedes’ method, the densification rates of the reinforced samples were higher than the unreinforced sample. The Al22O3-3FLG sample exhibited the highest relative density, 99.25%. According to the hardness measurements, the highest hardness value was 87.28 HV for the Al22O3-1FLG composite and increased twofold compared to Al6061.

18

Testing of Sinters Made of Copper Powders Coated with Carbon Structure Containing Graphene

Rajkowski Kamil, Majewski Tomasz

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2021

|

Vol. 12, Nr 2 (44)

75--90

EN

This paper presents the results of preliminary tests on specimens made from mixtures of dendritic copper powder (CuE) with the graphene-coated copper powder (CuG) in a range from 20% to 100% (CuG). The properties of the powder mixtures, green compacts and sinters were determined. To study the properties of the powder mixtures, the following tests were carried out: a measurement of the CuG powder grain size after the grinding process, measurements of the bulk density and tap density of the prepared powder mixtures. The porosity of the produced green compacts and the sinters was calculated as well as the densification capabilities of the powder mixtures by die pressing, cold isostatic pressing and sintering in a reducing atmosphere were tested. Moreover, the nature of the porosity formation was analysed using an optical microscope and the Brinell hardness was determined. The measured Brinell hardness was in the range of 17 HB for sinters made from CuG to 34 HB for sinters made from a 20% CuG powder mixture. More than six hundred measurements that were made in this study show that the high CuG content in the powder mixture reduces the hardness of the sinters as well as increase their porosity.

PL

W artykule zostały przedstawione wyniki wstępnych badań próbek wykonanych z mieszanin proszku miedzi dendrytycznej (CuE) z proszkiem miedzi pokrytym strukturą węglową zawierającą grafen (CuG) w przedziale od 20% do 100% (CuG). W ramach badań określone zostały właściwości mieszaniny proszków, wyprasek oraz spieków, składające się na opis badanego materiału. W celu zbadania właściwości mieszanin proszków zostały wykonane następujące badania: pomiar wielkości ziaren proszku CuG po procesie rozdrabniania, pomiar gęstości nasypowej oraz nasypowej z usadem przygotowanych mieszanin. Obliczono porowatość wytworzonych wyprasek, a następnie spieków oraz sprawdzono możliwości zagęszczania się otrzymanych mieszanin poprzez zastosowanie prasowania matrycowego, prasowania izostatycznego na zimno oraz spiekania w atmosferze redukującej. Dokonano również analizy powierzchni wykonanych próbek pod kątem charakteru powstałych porów za pomocą mikroskopu optycznego oraz określono twardość próbek metodą Brinella. Zmierzona twardość próbek mieści się w zakresie od 17HB dla spieków wykonanych wyłącznie z CuG do 34HB dla spieków wykonanych z mieszanki zawierającej 20% CuG. W ramach badań wykonanych zostało ponad sześćset pomiarów, których wyniki pokazują, że duża zawartość CuG w mieszaninie proszkowej zmniejsza twardość otrzymanych z niej spieków oraz zwiększa ich porowatość.

19

Spieki z austenitycznych stali chromowo-niklowych z dodatkiem WC10Ni

Moraczyński Oskar, Zinchuk Andrii, Wójcik Grzegorz, Krakówka Anna, Kucharska Barbara

Materiały Ceramiczne

|

2021

|

T. 73, nr 1

14--25

PL

Technologia metalurgii proszków pozwala na wytwarzanie wyrobów oraz półwyrobów niemożliwych do wykonania innymi metodami. Głównym walorem metalurgii proszków jest możliwość uzyskania materiałów trudnotopliwych oraz materiałów, których połączenie tradycyjnymi metodami jest niemożliwe; otwiera więc ona możliwości z zakresu tworzenia nowych materiałów. Metody metalurgii proszków stosuje się w masowej produkcji różnych elementów, znalazły one zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Najpopularniejszymi wyrobami metalurgii proszków są: koła zębate, podkładki, elementy amortyzatorów, łożyska samosmarowe, gniazda zaworów lub filtrów. W pracy skupiono się na wytwarzaniu i porównaniu spieków z proszków stali austenitycznej 304L, 310S i 316L oraz z dodatkiem WC10Ni i Cu. Porównanie obejmowało mikrostrukturę, grubość, twardość i gęstości proszków. Zestawienie końcowe objęło badania EDX i fazową analizę rentgenowską.

EN

The technology of powder metallurgy allows to produce products and semi-finished products that are impossible to be made by other methods. Main value of powder metallurgy is a possibility of obtaining hardly fusible materials and materials which merging by traditional methods is impossible; it provides opportunities in the field of creating new materials. Powder metallurgy methods are used in the mass production of various components and have found their application in many industries. Most popular products of powder metallurgy are gears, washers, shock absorber elements, self-lubricating bearings, valve seats or filters. The paper focuses on the production and comparison of sintered powders of austenitic stainless steel 304L, 310S and 316L and with the addition of WC10Ni and Cu. The comparison covered the microstructure, thickness, hardness, and density of powders. The final survey covered EDX and X-ray phase analysis.

20

Efekt mechanicznej syntezy na mikrostrukturę kompozytów na osnowie miedzi umacnianych cząstkami azotku tytanu. Wytwarzanie i właściwości Cu-5% wag. TiN

Franczak Aleksandra, Karwan-Baczewska Joanna

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2021

|

Vol. 88, nr 2

2--7

PL

W artykule przedstawiono sposób wytworzenia kompozytów na osnowie miedzi umacnianych dodatkiem 5% wag. azotku tytanu. W tym celu zastosowano proces mechanicznej syntezy (MA) i iskrowego spiekania plazmowego (SPS). Zaobserwowano, że 10-cio godzinny proces mechanicznej syntezy doprowadził do utworzenia się struktury płatkowej mieszanki kompozytowej Cu-TiN. Cząstki azotku tytanu znajdują się wewnątrz plastycznej osnowy, jednakże ich rozmieszczenie nie jest w pełni równomierne. Artykuł przedstawia mikrostrukturę mieszanki kompozytowej uzyskanej zarówno podczas mechanicznej syntezy jak i po jej zakończeniu, a także mikrostrukturę uzyskanych spieków po procesie iskrowego spiekania plazmowego. Zamieszczono wyniki dotyczące gęstości, twardości i przewodności elektrycznej kompozytów.

EN

In the presented work, Cu matrix composites reinforced with 5% wt. of TiN were prepared by mechanical alloying (MA) and spark plasma sintering (SPS) method. During experiments it was observed that 10 hours of MA lead to a flake-like particle morphology. Titanium nitride particles are located inside copper matrix but their distribution is not completely homogeneous. This article shows microstructure of the powders during and after MA as well as SPS method. Density, hardness and electrical conductivity of the composites are also presented.