Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of Thin Coatings Formed by ALD Techniques on the Properties of Ti13Nb13Zr Titanium Alloy

Piotrowska Katarzyna, Madej Monika

Tribologia

|

2022

|

nr 1

65--73

EN

The article evaluates the properties of oxide films: Al2O3 and TiO2, deposited using the ALD method on the Ti13Nb13Zr alloy. It presents the results of examining the geometrical structure of the surface, nanohardness and tribological tests. The surface’s geometrical structure was tested through optical microscopy, and nanohardness was determined using the instrumental indentation method with a Berkovich indenter. The modelling tribological tests were performed in a reciprocating motion under the conditions of technically dry friction and with lubrication using Ringer's solution. An analysis of the results of tribological tests indicates that the films were characterised by lower motion resistances and wear with respect to the Ti13Nb13Zr alloy. Hardness measurements indicate that, as a result of deposition of the films, the hardness increased by approximately 51% in the case of the Al2O3 film and by approximately 44% in the case of the TiO2 coating. The produced test results constitute a source of knowledge about the Ti13Nb13Zr alloy, oxide films and the possibilities of their potential application to low-load biotribological systems.

PL

W artykule dokonano oceny właściwości warstw tlenkowych: Al2O3 i TiO2 osadzonych metodą ALD na stopie Ti13Nb13Zr. Przedstawiono wyniki badań struktury geometrycznej powierzchni, nanotwardości oraz testów tribologicznych. Strukturę geometryczną powierzchni zbadano przy użyciu mikroskopii optycznej, a nanotwardość określono metodą instrumentalnej indentacji przy użyciu wgłębnika Berkovich’a. Modelowe badania tribologiczne przeprowadzono w ruchu posuwisto-zwrotnym w warunkach tarcia technicznie suchego oraz ze smarowaniem płynem Ringera. Analiza wyników badań tribologicznych wskazała, że powłoki charakteryzowały się mniejszymi oporami ruchu oraz zużyciem w odniesieniu do stopu Ti13Nb13Zr. Pomiary twardości wskazują, że w wyniku osadzenia powłok twardość wzrosła o około 51% w przypadku powłoki Al2O3 oraz o około 44% w przypadku powłoki TiO2. Uzyskane wyniki badań stanowią źródło wiedzy na temat stopu Ti13Nb13Zr, powłok tlenkowych oraz możliwości ich potencjalnego zastosowania w niskoobciążonych systemach biotribologicznych.

2

Influence of Pre-Hardened Gx120mn13 Cast Steel on the Tribological Properties under Technically Dry Friction

Kalandyk Barbara, Zapała Renata, Madej Monika, Kasińska Justyna, Piotrowska Katarzyna

Tribologia

|

2022

|

nr 3

17--24

EN

This paper presents the results of tribological tests on high manganese GX120Mn13 cast steel under technically dry friction conditions. The tests were carried out using a TRB3 ball-on-disc tribometer using a 6mm-diameter SiC ball as a counter-sample for a specimen made of GX120Mn13 cast steel containing a localised prehardening area on the test surface with a hardness of approximately 597 HV10 (the non-hardened area had a hardness of approximately 325–364 HV10). During the test, the ball travelled in a 16.68 mm diameter circle and passed through both hardening and non-hardened areas. The resulting erosion marks were assessed using an optical profilometer and scanning microscope tests, which showed that the maximum depth of erosion in the previously hardening area was 0.77 µm and was more than twice as deep as in the non-hardened areas surveyed. In contrast, the area of attrition was twice as small as in the non-hardened area located in the axis of the previously applied load and more than three times smaller, but in the area located on the side of the axis and 8.34 mm away from it. Thus, from the point of view of the abrasion resistance of GX120Mn13 cast steel, the validity of its prior hardening before the operation was confirmed.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych wysokomanganowego staliwa GX120Mn13 w warunkach tarcia technicznie suchego. Badania przeprowadzono przy użyciu tribometru TRB3 typu ball–on– disc stosując jako przeciwpróbkę kulkę z SiC o średnicy 6mm dla próbki wykonanej ze staliwa GX120Mn13 zawierającej na powierzchni badanej lokalny obszar wcześniej umocniony o twardości ok. 597 HV10 (obszar nieumocniony posiadał twardość ok 325–364 HV10). Kulka w czasie testu poruszała się po okręgu o średnicy 16.68 mm i przechodziła zarówno przez obszar umocniony, jak i nieumocniony. Otrzymane ślady wytarcia oceniano za pomocą badań wykonanych na profilometrze optycznym i mikroskopie skaningowym. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że w obszarze wcześniej umocnionym maksymalna głębokość wytarcia wynosiła 0.77 µm i była ponad dwukrotnie mniejsza niż w badanych obszarach nieumocnionych. Z kolei pole wytarcia było dwukrotnie mniejsze niż w obszarze nieumocnionym, znajdującym się w osi przyłożonego wcześniej obciążenia i ponad trzykrotnie mniejsze w porównaniu z obszarem znajdującym się z boku osi i oddalonym od niej o 8.34 mm. Tym samym, z punktu widzenia odporności na zużycie ścierne staliwa GX120Mn13, potwierdzono słuszność jego wcześniejszego umocnienia przed eksploatacją.

3

Cavitation Erosion Resistance of High-Alloyed Fe-Based Weld Hardfacings Deposited Via SMAW method

Szala Mirosław, Hejwowski Tadeusz

Tribologia

|

2022

|

nr 4

85--94

EN

In order to investigate the cavitation erosion (CE) resistance of high-alloyed ferrous hardfacings, the three different deposits were pad welded by the shielded metal arc welding (SMAW) method. Consumable electrodes differed in the content of carbide-forming elements, and pad welds were deposited onto the S235JR structural. The CE tests, conducted according to ASTM G32 standard, indicated that hardfacings reveal lower mass loss than the reference stainless steel AISI 304 (X5CrNi18-10). The hardfacings show increasing resistance to CE in the following order: Cr-C < Cr-C-Mo < Cr-C-Mo-V-W. The reference steel revealed more than twenty times higher material loss in the CE test than Cr-C-Mo-V-W hardfacing, which had outstanding hardness (825HV0.3). The profilometric measurements and scanning electron microscopy investigations showed large changes in valley and peak sizes of the roughness profiles for materials which displayed high erosion rates. The erosion mechanism of the coatings can be classified as brittle-ductile and relies on cracking, chunk removal of material, pits and craters formation, and deformation of fractured material tips and edges. Hardfacing materials failed primarily due to brittle fractures with different severities. Specimen surface degradation follows the changes in Ra, Rz, Rv, and Rp roughness parameters and well-corresponds to the proposed roughness rate (RR) parameter.

PL

W celu zbadania odporności na erozję kawitacyjną (EK) wysokostopowych napoin na osnowie żelaza napawano trzema materiałami metodą SMAW. Elektrody otulone różniły się zawartością pierwiastków węglikotwórczych. Napoiny wykonano na stali konstrukcyjnej S235JR. Testy EK, przeprowadzone zgodnie z normą ASTM G32, wykazały niższy ubytek masy napoin w porównaniu do referencyjnej stali odpornej na korozję AISI 304 (X5CrNi18-10). Napoiny wykazują rosnącą odporność na EK w następującej kolejności: Cr-C < Cr-C-Mo < Cr-C-Mo-V-W. Referencyjna próbka stalowa wykazała w teście EK ponad dwudziestokrotnie większy ubytek materiału niż napoina Cr-C-Mo-V-W, która miała wyjątkowo wysoką twardość (825HV0.3). Pomiary profilometryczne i badania przeprowadzone przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego wykazały duże zmiany wielkości dolin i szczytów profilu chropowatości dla materiałów wykazujących wysoką szybkość erozji. Mechanizm EK powłok można sklasyfikować jako krucho-plastyczny i opiera się na pękaniu, usuwaniu kawałków materiału, tworzeniu wgłębień i kraterów oraz deformacji pękniętych fragmentów kraterów oraz deformacji wyodrębnionych szczytów i krawędzi materiału. Napawany materiał podlega niszczeniu przez jego pękanie w różnym nasileniu. Degradacja powierzchni próbek pogłębia się wraz ze zmianą parametrów chropowatości Ra, Rz, Rv i Rp i dobrze koresponduje z proponowanym parametrem RR (zmiana chropowatości pow. degradowanej).

4

Badania konstrukcyjnych elementów drewnianych z wykorzystaniem urządzenia Woodtester®

Jaskowska-Lemańska Justyna

Materiały Budowlane

|

2022

|

nr 11

141--144

PL

W artykule przedstawiono zależności korelacyjne pomiędzy cechami mechanicznymi a wynikami badań sklerometrycznych krajowego drewna sosnowego. Siła uzyskanych korelacji była zróżnicowana. Najsilniejszą korelację do wyników badań sklerometrycznych uzyskano w przypadku gęstości drewna, a w dalszej kolejności do wytrzymałości na zginanie i ściskanie. Dodatkowo zaprezentowano funkcje korelacyjne sprowadzone do wartości kwantylowej, mogące stanowić podstawę do oceny cech fizykomechanicznych drewna w istniejących konstrukcjach, przede wszystkim zabytkowych.

EN

The paper presents correlations between mechanical properties for domestic pine wood and the results of sclerometric tests. The correlation power varied, the strongest correlation to the results of sclerometric tests was obtained for wood density, followed by flexural and compressive strength. In addition, the paper presents correlation functions reduced to a quantile value, which can provide a basis for evaluating the physical and mechanical properties of timber in existing structures, in particular historic ones.

5

Properties and characteristics of alkali treated Calotropis gigantea fiber-reinforced particle-filled epoxy composites

Jeyapragash R., Sathiyamurthy S., Srinivasan V., Prithivirajan R., Swaminathan G.

Composites Theory and Practice

|

2022

|

R. 22, nr 2

99--105

EN

The presence of particles and fibers as reinforcement in a polymer matrix greatly enhances the mechanical properties. Agricultural residues and natural fibers are commonly used nowadays due to the fact that they easily decompose even after a longer period and they are eco-friendly in nature. f Fiber that was extracted from stem of Calotropis gigantea was selected as reinforcement in the present investigation. Initially the fiber was treated with a sodium hydroxide solution and CG fiber-epoxy composites were prepared. The properties of alkaline treated CG fiber-reinforced epoxy composites were further improved by the addition of particles such as chitosan, red mud and rice husk. Properties such as the tensile strength, flexural strength, impact toughness, hardness, water absorption, thickness swelling behaviour, specific wear rate and coefficient of friction were evaluated and compared. The XRD pattern of the chemically treated CG fiber-reinforced parrticle-filled epoxy composites was presented in the present study.

6

Aluminium oxide (Al2O3)-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 (Al2O3, 4 to 20 wt.%) reinforced Al6061 matrix composites prepared via mechanical alloying (MA), uniaxial pressing and pressureless sintering. The effects of the amounts of Al2O3 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-xAl2O3-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 Al-20Al2O3-3FLG sample exhibited the highest relative density, 99.25%. According to the hardness measurements, the highest hardness value was 87.28 HV for the Al-20Al2O3-1FLG composite and increased twofold compared to Al6061.

7

Study on the mechanical behaviors and failure mechanism of polyurethane cement composites under uniaxial compression and tension

Yilin Pi, Wenhua Zhang, Wanting Zou, Yunsheng Zhang

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no 1

art. no. e18, 2022

EN

The brittle nature of concrete limits the further development, while the addition of polymer can enhance the toughness and improve the working performance. Understanding the mechanical properties and failure mode of polyurethane cement composites (PUCC) is of great significance in the field of construction engineering. To solve these issues, in this paper, the tensile and compressive properties are studied. The tensile/compressive strength, elastic modulus, toughness, strain capacity and the failure mechanism were analyzed. The results showed that compared with the reference group (RF), the compressive strength of PUCC was decreased by 33%. However, rubber powder could enhance the toughness of samples up to 1.19 times than RF. Polyethylene fiber was hard to disperse because of the poor fluidity of the matrix, therefore, the mechanical properties of PUCC did not change obviously. But due to the bridging effect of fiber, the failure mode was relative intact. Not only the irregular shape of basalt would decrease the interfacial adhesion, but also the polyurethane has weakened the cohesion. The mechanical properties of concrete were reduced because of the formation of interfacial transition zone between basalt and cement matrix. Therefore, the tensile and compressive strength was decreased by 19.7% and 11.8%, respectively. Moreover, the incorporation of basalt shortens the deformation time and intensifies the failure degree of the specimen. Moreover, this study takes a three-stage model to describe the compressive stress–strain behavior of PUCC. There is a good correlation between the constitutive model and the experimental results, and the simulation is accurate.

8

The effect of resistance spot welding parameters on microstructure and strength of DP800 steel joints using response surface methodology

Rajarajan Chakkravarthi, Sonar Tushar, Sivaraj Paramasivam, Raja Selvaraj, Mathiazhagan Nallusamy

Advances in Materials Science

|

2022

|

Vol. 22, nr 3(73)

53--78

EN

The main objective of this paper is to analyze the direct and interaction effect of resistance spot welding (RSW) parameters on microstructure and strength of DP800 steel joints using response surface methodology (RSM). The DP800 steel sheets were spot welded in straight lap and cross lap joint configuration using RSW. The relationship between the RSW parameters, tensile shear fracture load (TSFL) and nugget zone hardness (NZH) was established employing statistical regression analysis and validated using Analysis of Variance (ANOVA). The DP800 steel joints made using welding current of 5.0 kA, electrode pressure of 4.0 MPa, and welding time of 1.50 s displayed maximum STRAIGHT-TSFL of 21.7 kN, CROSS-TSFL of 17.65 kN, and NZH of 589 HV0.5 respectively.

9

Investigation on the microstructure and mechanical properties of ASTM A131 steel manufactured by different welding methods

Ata Fatih, Calık Adnan, Ucar Nazim

Advances in Materials Science

|

2022

|

Vol. 22, nr 4(74)

32--40

EN

Welding is an indispensable manufacturing process in the shipbuilding industry. The fierce competition involved often necessitates a cost-effective and reliable welding method. In this study, the weldabilities, microstructures and some mechanical properties of ASTM A131 (Grade A) steel joints fabrication by submerged arc welding (SAW), metal active gas (MAG) welding and plasma arc welding (PAW) have been investigated. The microstructures of the welds were examined by optical microscopy. The mechanical properties of the joints were determined by microhardness measurements, tensile and impact tests. The results showed that tensile strength of the joints reached a tensile strength of up to 462 MPa. The locations of the fractures were always adjacent to the base metal. The Charpy impact energy of the weld metal reached a value of 72.5 J, which was 25 % higher than that of the base metal at 57.7 J. A relatively high hardness of 221 HV was obtained in the PAW method compared to 179 HV in the base metal.

10

Transformation of structure during friction stir welding

Vakulenko Igor Alex, Plitchenko Sergey, Kurt Bulent, Proydak Svetlana, Askerov Hangardas

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2021

|

z. 111

181--191

EN

In comparison with low carbon steels, there is increased interest in the use of aluminium-based alloys as materials for the manufacture of welded structures rolling stock of railway transport. During friction stir welding aluminium-based alloy, against the background of the analysis structural transformations, issues of development hardening processes are considered. Under conditions of existence, a temperature gradient at zone of weld formation, shown degree approximation alloy to the conditions of superplastic flow and influence from presence particles of the second phase on grain size of matrix is estimated. Evaluation of the separate influence grain size of matrix and state of solid solution at total hardness of the weld showed dependence of their contributions on temperature of hot plastic deformation. As the temperature of plastic deformation of alloy at area of the weld increases, contribution to the total hardness from grain size increase and on state of the solid solution decreases.

11

Influence of austenitic interlayer on the properties of stellite padding welds after impact-hardening

Henzler Weronika, Sawa Mateusz, Trębicki Przemysław, Szala Mirosław, Winiarski Grzegorz

Welding Technology Review

|

2021

|

R. 93, nr 2

13--20

EN

Stellites (Co-Cr-W-C) are the specific group of coating materials used for surface modification of the engineering materials and for remanufacturing. The aim of the paper was to research the influence of austenitic (308LSi) interlayer on hardening rate of stellite 1 and stellite 6 after impact hardening. The samples have been cladded by TIG welding method with interlayer and without. Before impact hardening the samples have been visually and penetrant non-destructive tested. The samples after impact hardening have been tested by metallographic and Vickers hardness methods. The highest impact hardening effect have been revealed for coatings deposited with interlayer. The highest impact hardening effect was achieved for the padding welds produced with the interlayer, i.e. for stellite 1 (increased by 29.8%) and stellite 6 (increased by 42.7%). The hardening of the coating samples deposited without interlayer was lower and amounted to stellite 1 (increased by 13.7%) and stellite 6 (increased by 29.8%) respectively. The highest hardness values were obtained for impact-hardened cladded welds without the use of an interlayer (stellite 1; 790 HV0.1 and stellite 6; 732 HV0.1). The use of an interlayer reduces the hardness of the stellite coating while increasing the susceptibility to hardening and plastic deformation of the produced coating.

PL

Stellity (Co-Cr-W-C) stanowią grupę materiałów stosowanych do napawania produkcyjnego i regeneracyjnego. Celem pracy było zbadanie wpływu międzywarstwy austenitycznej (308LSi) na stopień umocnienia się napoin stellitowych (stellit 1 i stellit 6), poddanych działaniu obciążeń udarowych. Próbki napawano metodą TIG z zastosowaniem międzywarstwy oraz bez udziału międzywarstwy. Po przeprowadzeniu badań wizualnych i penetracyjnych próbki zostały poddane utwardzeniu udarowemu. Wykonano badania metalograficzne oraz badania mikrotwardości sposobem Vickersa. Największe utwardzenie udarowe uzyskano dla napoin wytworzonych z międzywarstwą, tj. dla stellitu 1: 29.8% i stellitu 6: 42.7%. Utwardzenie próbek napawanych bez międzywarstwy było niższe i wynosiło kolejno dla stellitu 1: 13.7% i stellitu 6: 29.8%. Najwyższe wartości twardości uzyskano dla napoin utwardzanych udarowo bez zastosowania międzywarstwy (stellit 1; 790 HV0,1 i stellit 6; 732 HV0,1). Zastosowanie międzywarstwy obniża mikrotwardość powłoki stellitowej jednocześnie zwiększając podatność do umocnienia i odkształcenia plastycznego wytworzonej powłoki.

12

Effect of the Addition of Modified Starch on the Texture and the Flaking of the Melted Cheese®

Szwedziak Katarzyna, Kotysz Dominika, Mendel Karolina

Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego

|

2021

|

nr 2

91--96

EN

The paper presents the effect of modified starch on the texture and meltability of processed cheese. Four different processed cheeses of the same species (gouda) but from different producers were used in the tests. Three processed cheeses were cuboid-shaped and one was triangular. All processed cheeses analyzed did not deviate from the factory standards. The first processed cheese had a relatively low viscosity and its structure was the most compact and compact. The second processed cheese showed the highest viscosity - its texture was the least stable. The third processed cheese, like the first cheese, was characterized by a relatively low melting point. The fourth processed cheese after unpacking from foil was characterized by the lowest viscosity and meltability. The color of all cheeses was uniform throughout the mass. The taste and aroma of all analyzed processed cheeses was mild, slightly salty, with no aftertastes or foreign smells. The taste was characteristic of the type of cheese from which it was made. In order to analyze the texture of the examined objects, the Brookfield CT3 texture analyzer and the TexturePro CT V1.4 Build 17 software were used. A straight conical probe was used with the guidelines for selecting an appropriate probe for the texture test. The processed cheese was tested by placing each cheese on a measuring table, which was then loaded with a conical probe. All samples were subjected to a single compression test. The texture test showed that processed cheese I had the highest hardness, and processed cheese II the lowest. The highest hardness of processed cheese I was caused by the presence of a greater amount of thickeners (starch) in the composition. Processed cheese II contained less thickening substances, which contributed to its highest viscosity and the least stable structure.

PL

W pracy zaprezentowano wpływ skrobi modyfikowanej na teksturę i topliwość serów topionych. Do badań użyto czterech różnych serów topionych, tego samego gatunku (gouda) lecz pochodzących od różnych producentów. Trzy sery topione miały kształt prostopadłościanu natomiast jeden miał kształt trójkąta. Wszystkie sery topione poddane analizie nie wykazywały żadnych odchyleń od norm zakładowych. Pierwszy ser topiony charakteryzował się stosunkowo małą lepkością a jego struktura była najbardziej zwarta i zbita. Drugi ser topiony wykazał się największą lepkością – jego tekstura była najmniej stabilna. Trzeci ser topiony, podobnie jak ser pierwszy, odznaczał się stosunkowo małą topliwością. Czwarty ser topiony po odpakowaniu z folii charakteryzował się najmniejszą lepkością oraz topliwością. Barwa wszystkich serów była jednolita w całej masie. Smak i zapach wszystkich serów topionych poddanych analizie był łagodny, lekko słony, bez posmaków oraz zapachów obcych. Smak był charakterystyczny dla gatunku sera. W celu przeanalizowania tekstury badanych obiektów wykorzystano analizator tekstury Brookfield CT3 oraz oprogramowanie TexturePro CT V1.4 Build17. Zgodnie z wytycznymi dotyczącymi wyboru odpowiedniej sondy do badania tekstury zastosowano sondę prostą stożkową. Badanie serów topionych polegało na umieszczeniu każdego sera na stoliku pomiarowym, a następnie obciążeniu go sondą stożkową. Wszystkie próbki poddane były jednokrotnemu testowi kompresyjnemu. Badanie tekstury wykazało iż największą twardością charakteryzował się ser topiony I, najmniejszą zaś ser topiony II. Największa twardość sera topionego I była spowodowana obecnością w składzie większej ilości substancji zagęszczających (skrobia). Ser topiony II zawierał mniej substancji zagęszczających, co przyczyniło się do jego największej lepkości oraz najmniej stabilnej struktury.

13

Wpływ obróbki termoplastycznej tytanu Grade 2 na właściwości nanoindentacyjne

Bańczerowski Jakub

Inżynieria Powierzchni

|

2021

|

nr 2

17--21

PL

Czysty tytan jest materiałem pożądanym w biotechnologii ze względu na doskonalą biozgodność oraz brak toksycznych pierwiastków, takich jak wanad czy aluminium. Niestety w stosunku do powszechnie używanego stopu na protezy Ti6Al4V jest on materiałem o niskich właściwościach mechanicznych. Obróbka termoplastyczna tytanu miała na celu poprawę jego właściwości mechanicznych poprzez zredukowanie wielkości ziarna. Wykonano eksperyment polegający na ściskaniu próbek tytanu w podwyższonej temperaturze i przy różnych prędkościach odkształceń. Uzyskano krzywą naprężenie-odkształcenie oraz obrazy mikrostruktury tytanu, które wskazywały na redukcję ziarna. Następnie wykonano pomiary nanoindentacyjne twardości oraz modułu Younga. Wyniki wskazują na nieznaczny wzrost twardości i sztywności w większości przypadków. Dla wysokich prędkości odkształcenia zaobserwowano spadek tych wartości.

EN

Pure titanium is a desired material in biotechnology due to its excellent biocompatibility and the absence of toxic elements like vandium or aluminium. Unfortunately, in comparison to widely used Ti6Al4V alloy it has low strenght properties. Therefore, thermoplastic processing was used as means to improve its mechanical properties by the grain size reduction. An experiment of samples compression in raised temperature and various strain rates was conducted. The stress-strain curves and microstructure observations were made. Both indicated grain reduction. In the next step nanoindentation hardness and Young modulus measurements were made. The results indicate slight increase in hardness and stiffness in most cases. For the high strain rates a decrease in those values was observed.

14

Effect of time from harvest to agglomeration process of straw or hay on the density and hardness of briquettes

Romaniuk Wacław, Rynkiewicz Marek

Inżynieria Materiałowa

|

2021

|

Vol. 42, nr 1

16--21

EN

The study presents the results of the density and hardness of the briquettes produced from barley straw, wheat and rapeseed straw and hay. To the agglomeration were used 6- and 18-month-old raw materials after harvest from the fields, stored in stacks in the field. The study showed that the briquettes produced from 6-month-old material characterized by a greater density as compared to the 18-month-old material. For the hay briquette difference was 130.28 kg·m–3, whereas difference was 58.14 kg·m–3 in the case of rape straw briquettes. Similar results were found for the hardness. All samples of briquette used for testing had longitudinal cracks, however transversal cracks were observed only on the briquettes produced from barley straw and hay.

PL

Badano gęstość i twardość brykietów wytworzonych ze słomy jęczmiennej, pszenicznej i rzepakowej oraz z siana. Do aglomeracji użyto surowca 6- oraz 18-miesięcznego po zbiorze z pól, przechowywanego w stogach na polu. Badania wykazały, że brykiet wytworzony z surowca 6-miesięcznego charakteryzował się większą gęstością w porównaniu z surowcem 18-miesięcznym. Dla brykietu z siana różnica ta wynosiła 130,28 kg·m-3, a w przypadku brykietu ze słomy rzepakowej 58,14 kg·m-3. Podobne zależności stwierdzono w przypadku twardości. Wszystkie próbki brykietu użytego do badań miały pęknięcia wzdłużne, a pęknięcia porzeczne zaobserwowano tylko na brykietach wytworzonych ze słomy jęczmiennej i z siana.

15

Experimental investigations of surface wear by dry sliding and induced damage of medium carbon steel

Elhadi Abdelmalek, Amroune Salah, Zaoui Moussa, Mohamad Barhm, Bouchoucha Ali

Diagnostyka

|

2021

|

Vol. 22, No. 2

3--10

EN

This study concerns the wear behaviour of metal couples used in industry, particularly in mechanical sliding systems (numerically controlled machine tools). In general, the nature of the materials of the parts of these systems which are in contact and move relatively, are medium carbon steels, thanks to their good mechanical and tribological properties. The present work aims to study, the dry sliding wear of the contact surface of the pin (machine slide) against the contact surface of a disc (machine groove) and the damage induced on the worn track. The pin is AISI 1038 and AISI 1045 steel, the disc is AISI 1055 steel. The tribological tests were carried out on a pin-disc tribometer, in an atmospheric environment. The wear of the pins being evaluated by weighing and studied according to the hardness of the pin with the variation of the normal load applied. The discussion of the results is based on SEM observations and EDS analyzes of worn surfaces and interfacial phenomena produced by dynamic contact. The results obtained indicated the influence of the applied load and the hardness on the wear of the pin and therefore on the tribological behaviour of the worn surfaces.

16

Targeted modification of the composition of polymer systems for industrial applications

Ondrušová Darina, Labaj Ivan, Pajtášová Mariana, Vršková Juliana, Božeková Slavomíra, Feriancová Andrea, Skalková Petra

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 2

art. no. e136721

EN

The targeted modification of the material composition is a common procedure used to improve the parameters of the final products. This paper deals with the targeted modification of polymer systems composition using two various types of alternative fillers. The first type of alternative filler (SVD) has been obtained from energetics where it arises as a by-product of flue gas desulfurization. The second alternative filler used (KAL) is based on waste from glass production. The elastomeric systems designed for the production of car tires and solid wheels for transport systems were used in the role of modified polymer systems. Alternative fillers (SVD, KAL) have been applied as a substitution of commonly used fillers (carbon black, silica). The filler – elastomeric matrix interaction, rheology, cure characteristics, as well as hardness and rebound resilience of vulcanizates, which are important parameters for their industrial application, have been studied in the new prepared polymeric systems. The main output of the work is a new formulation of an elastomeric system for industrial applications with high rebound resilience and low rolling resistance, which is the subject of the international patent. The modification of composition using raw material substitution can also bring significant environmental and economic effects.

17

Research into the process of spraying complex titanium and zirconium nitride on structural steel and reaction times relating to the final finish and quality obtained

Gumen Olena, Ujma Adam, Kruzhkova Mariia

Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym

|

2021

|

Vol. 10 Nr 1

71--76

EN

This article presents a literature review into the current state of the theory and practice of spraying complex titanium and zirconium nitride on steel P6M5, as well as a study of the effect of spraying time on the structural and mechanical characteristics of the applied coating. With the help of microstructural analysis and the measurement of the mechanical properties of the sprayed layers, it was found that the size of the voids and their number per unit surface area decreases with the spraying time. The highest values of hardness and crack resistance of the coating were obtained during the technological process - 15 minutes. It was found that the duration of vacuum-condensation spraying with Ti-Zr-N alloy significantly increases the wear resistance of structural steels, and the best results among the considered parameters showed a sample with a spraying time of 15 min, this figure can be considered optimal.

18

Relation between geometry of FSW tools and formation of nano- dispersed zones in macrostructure EN AW 6082-T6 alloy welded joints

Krasnowski Krzysztof, Khokhlova Julia, Khokhlov Maksym, Kostin Valery

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2021

|

Vol. 65, No. 5

7--16

EN

An article present the result of macrostructure formation with distribution of mechanical properties in cross-sections of 8 mm-thick one-sided butt-welded FSW joints of EN AW 6082-T6 alloy which were obtained using three types of specially designed tools: C-type – conventional tool consisting of a housing, cylindrical threaded probe and a shoulder with a grooved spiral, T-type – Triflute-type tool consisting of a housing, cylindrical threaded probe with three grooves and a shoulder with a grooved spiral, S-type – simple tool consisting of a housing, smooth cylindrical probe without a thread and a flat shoulder. Friction stir welding was performed using equipment of the Institute of Welding in Gliwice of Poland, and mechanical tests in the E.O. Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine. Mechanical test by indentation was performed using Micron-gamma device, which allows experimental identification of structural state of metal and determination of the strain hardening presence by limiting values of ratio of hardness to Young’s modulus of elasticity. It was found that for all three specimens the HAZ hardness decreases, and in the zone of thermomechanical effect the hardness increases. Maximum hardness values are inherent to the central part of welded joint nugget, as well as to light-coloured oval concentrated fragments of structure in the nugget upper and lower part. Judging by the presence of nanosized hardened structure and uniformity of its distribution in the nugget, as well as good dispersion of oxide films and absence of discontinuities, the friction stir welding with C-type tool can be regarded as the optimum variant. An assumption was made that formation of a uniform structure in welds can be achieved at three–four revolutions of the tool in friction stir welding in one place. The model of thermal fields distribution in Al-plate during FSW using a C-type tool visualized the metal’s thermal condition when formated hardened nano-dispersed weld zones.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad tworzeniem się nanostruktury z rozkładem właściwości mechanicznych w przekrojach poprzecznych złączy FSW o grubości 8 mm ze stopu EN AW 6082-T6 zgrzewanych jednostronnie doczołowo. Połączenia uzyskano przy użyciu trzech rodzajów specjalnie zaprojektowanych narzędzi. Stwierdzono, że dla wszystkich próbek twardość w SWC zmniejsza się, a w strefie oddziaływania termomechanicznego wzrasta. Maksymalne wartości twardości są charakterystyczne dla środkowej części jądra zgrzeiny, a także dla jasno zabarwionych, owalnych fragmentów w strukturze części górnej i dolnej jądra zgrzeiny. Oceniając obecność utwardzonej struktury nanometrycznej i równomierność jej rozmieszczenia w strefie zmieszania oraz dobre rozproszenie warstewek tlenkowych i brak nieciągłości, zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem narzędziem konwencjonalnym można uznać za wariant optymalny. Można przypuścić, że podczas zgrzewania tarciowego z mieszaniem zgrzeiny uzyskuje się jednorodną strukturę zgrzein przy czterech i więcej obrotach narzędzia FSW w jednym miejscu. Model rozkładu pól termicznych w płycie aluminiowej podczas FSW, przy użyciu narzędzia konwencjonalnego, zwizualizował stan termiczny metalu podczas formowania utwardzonych stref nanodyspersyjnych w zgrzeinach.

19

Microstructure, toughness and hardness of a simulated HAZ in steel S1100QL and of the HAZ of an actual MAG-welded joint made using a metallic flux-cored wire

Łomozik Mirosław

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2021

|

Vol. 65, No. 5

47--65

EN

Simulation tests discussed in the article involved structural steel S1100QL having a yield point of more than 900 MPa. The simulations included single (Tmax = 1250°C) and double welding thermal cycle (Tmax = 1250°C + 600°C, Tmax = 1250°C + 760°C and Tmax = 1250°C + 900°C) as well as cooling times t8/5 = 3, 5 and 10 s. Specimens with the simulated heat affected zone (HAZ) were subjected to impact strength tests performed at a temperature of -40°C and +20°C, Vickers hardness tests (HV10) and microscopic metallographic tests (involving light microscopy). Test results were presented in diagrams and photographs. Related comparisons included results of the structural, hardness and toughness tests of simulated HAZs with analogous results obtained during the actual repair welding of a MAG-welded joint made of steel S1100QL. The final part of the article contains discussion concerning the test results and the statement concerning the obtainment of the significant conformity of the phase composition and the morphology of the microstructure as well as the average hardness values of the HAZ areas obtained in the simulations and those of the HAZ area obtained in the actual welded joint. In relation to all tested simulation variants, the impact energy of the simulated HAZ area of steel S1100QL satisfied the minimum criterion of KV = 27 J both in relation to a test temperature of -40°C and that of +20°C. The number of repeated (1 through 4) thermal cycles having preset parameters did not trigger explicitly noticeable changes in impact energy values as regards the simulated HAZ of steel S1100QL.

PL

Przedmiotem badań symulacyjnych opisanych w artykule była stal konstrukcyjna o granicy plastyczności powyżej 900 MPa typu S1100QL. Zostały przeprowadzone symulacje dla pojedynczego (Tmax= 1250°C) i podwójnego cyklu cieplnego spawania (Tmax= 1250°C + 600°C, Tmax 1250°C + 760°C oraz Tmax= 1250°C + 900°C), dla czasów chłodzenia t8/5= 3, 5 i 10 s. Próbki z zasymulowanymi obszarami SWC poddano badaniom udarności w temperaturach -40°C oraz +20°C, pomiarom twardości sposobem Vickersa HV10 oraz badaniom metalograficznym mikroskopowym przy użyciu mikroskopii świetlnej. Wyniki badań zestawiono na wykresach i na zdjęciach fotograficznych. Porównano uzyskane wyniki badań: strukturalnych, twardości oraz udarności symulowanych obszarów SWC z analogicznymi wynikami badań rzeczywistego naprawczego złącza spawanego stali S1100QL, wykonanego metodą MAG. Na zakończenie omówiono wyniki badań i stwierdzono m.in. że uzyskano dużą zgodność składu fazowego i morfologii mikrostruktury oraz średnich wartości twardości obszarów SWC otrzymanych w wyniku symulacji i obszaru SWC w naprawczym złączu spawanym. Ponadto praca łamania symulowanego obszaru SWC stali S1100QL, dla wszystkich badanych wariantów symulacji, spełniała kryterium minimalnego KV = 27 J zarówno przy temperaturze badania -40°C, jak i +20°C. Krotność powtórzeń cyklu cieplnego o zadanych parametrach w zakresie od jednokrotnego do czterokrotnego nagrzewania nie powodowała jednoznacznej tendencji zmian wartości pracy łamania symulowanych obszarów SWC stali S1100QL.

20

Influence of orientation of zones of higher hardness of composite layers on their resistance to wear

Peremitko V.V., Kolomoyets I.V.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2021

|

Vol. 110, nr 2

59--71

EN

Purpose: Experimentally substantiate the influence of the orientation of zones of higher hardness on the wear mechanism of contact surfaces. Design/methodology/approach: Forming of variable composition within the working surfaces of parts is a common way to solve the problem of uneven wear. The tests were aimed at determining the characteristics of the layers surfaced with the orientation of the zones of high hardness. For this different tests and measurements were done. Before the test, samples of 45 steel were surfaced with a preliminary application of titanium carbide paste. Findings: As a result of researches it was found that different ways of the orientation of zones of higher hardness have different influences on the characteristics of a surface. The main conclusion is that the transverse orientation of such zones helps to increase the wear resistance of the surface and to save its original relief. Research limitations/implications: The roughness, wear resistance, zonal hardness, and relief of layers surfaced with the orientation of zones of higher hardness were studied. Practical implications: The results obtained are useful in the field of rolling production and mechanical engineering to avoid the uneven wear of parts and as a result to extend the term of their exploitation. Originality/value: In this paper the model concepts of wear process of surfaces with variable composition and measurements of characteristics of surface considering its local hardening are proposed.