Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Właściwości mechaniczne kompozytów narzędziowych z tlenku glinu, wzmacnianych węglikoazotkiem tytanu

Szutkowska M., Boniecki M., Podsiadło M., Kalinka A.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 5-6

438--442

PL

Przedstawiono właściwości mechaniczne kompozytów na osnowie z tlenku glinu, wzmacnianych Ti(C,N) w ilości 30% masy, wytworzonych na bazie proszków komercyjnych, o mikrometrycznych i nanometrycznych rozmiarach cząstek. Zastosowano bezciśnieniowe spiekanie PS w próżni i spiekanie reakcyjne SPS. Wykonano pomiary: twardości Vickersa, gęstości, modułu Younga i odporności na ścieranie. Odporność na pękanie (KIC) wyznaczono w temperaturze pokojowej i podwyższonej do 1073 K – charakterystycznej dla pracy narzędzia. Właściwości fizyczne i mechaniczne kompozytów Al2O3/Ti(C,N)/ZrO2, wytworzonych na bazie mikroproszków, porównano z właściwościami kompozytów zawierających proszki mieszane, mikrometryczne i nanometryczne, z udziałem proszków nanometrycznych od 17% do 36% masy. Kompozyty Al2O3/Ti(C,N)/ZrO2 z udziałem proszków nanometrycznych wykazują w temperaturze otoczenia niższe wartości KIC (o ok. 10÷30%) w porównaniu z kompozytami wytworzonymi na bazie proszków mikrometrycznych. Natomiast w temperaturze podwyższonej do 1073 K ich odporność na pękanie wzrasta nawet o 30%. Obserwacje mikrostruktury badanych kompozytów przeprowadzono za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej.

EN

The present study reports mechanical properties obtained by reinforcing alumina composites with Ti(C,N) in amount 30 wt.% prepared on the basis micro and nanoscale trade powders. The pressureless sintering PS in a vacuum and SPS method of sintering were used. Vickers hardness, density, Young modulus, wear resistance were evaluated. Fracture toughness (KIC) at ambient and elevated temperatures up to 1073 K, characteristic for tool work was measured. Physical and mechanical properties of the composites Al2O3/Ti(C,N)/ZrO2 based on the powders in microscale were compared with composites containing nanoscale powders in a range from 17 to 36 wt.%. Tested composites with nanoscale powders content reveal lower KIC (approx. 10÷30%) at ambient temperature in comparison to composites based on powders in microscale. However, in the elevated temperatures their fracture toughness increases up to 30%. The observation of the microstructure of tested composites was carried out using scanning electron microscopy.

2

Właściwości mechaniczne kompozytu Al2O3-ZrO2-grafen

Boniecki M., Wesołowski W., Gołębiewski P., Kaszyca K., Woluntarski M., Piątkowska A., Romaniec M., Ciepielewski P., Krzyżak K.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 4

317--321

PL

W pracy zbadano wpływ płatków grafenowych na właściwości mechaniczne kompozytu o zawartości wagowej 20% Al2O3-80% ZrO2 (stab. 3%mol Y2O3). Do wykonania próbek użyto handlowego proszku ceramicznego firmy Tosoh oraz tlenku grafenu (GO) otrzymanego w ITME. Kompozyty otrzymano na bazie wodnych (GO) mieszanin obu składników, które po wysuszeniu spiekano metodą SPS. Wykonano kompozyty o zawartości wagowej od 0% do 1% GO. Spektroskopia Ramana wykazała obecność grafenu w próbkach po spiekaniu. Stwierdzono, że w funkcji zawartości GO odporność na pękanie ma maksimum dla zawartości 0,02% GO (wzrost o 7% w porównaniu do matrycy), wytrzymałość maleje, moduł Younga oraz twardość Vickersa utrzymują się stałe do zawartości 0,2% GO, a następnie maleją.

EN

The effect of graphene flakes on mechanical properties of a composite containing 20 wt.% Al2O3 and 80 wt.% ZrO2 (stabilised with 3 mol.% Y2O3) was studied. A commercial ceramic powder produced by Tosoh (Japan), and graphene oxide (GO) made at the Institute of Electronic Materials Technology (Poland) were used to obtain samples. The composites were obtained basing on aqueous mixtures of both components. After drying, they were sintered by the SPS method. The composites contained from 0% to 1% of GO by weight. Raman spectroscopy revealed the presence of graphene in sintered samples. It has been stated the influence of GO content on mechanical properties of the composites, i.e. fracture toughness had a maximum for 0.02% GO (increased by 7% in comparison to the GO-free matrix), and afterwards strength decreased in the whole GO content range, Young's modulus and Vickers hardness remained constant up to 0.2% GO, and then decreased.

3

Mechanical strength and fracture toughness of brittle monocrystalline and ceramic materials

Boniecki M., Kamiński P., Wesołowski W., Krzyżak K.

Materiały Elektroniczne

|

2016

|

T. 44, nr 4

8--16

EN

The article compares the mechanical properties of a n-type silicon single crystal with an orientation <100> and resistivity ~ 2000 Ωcm, obtained by the floating zone (FZ) method, with the mechanical properties of Y2O3 ceramics. Both materials are characterized by a high value of transmission coefficient of electromagnetic radiation in the wavelength range from 2 μm to 8 μm and they can be used as optical windows in a near infrared range. However, the choice of a material type for the specific applications may depend on their mechanical properties. these properties have been determined both at room temperature and at elevated temperature, i.e. 700°C for si and 800°C for Y2O3 ceramics. We have found that at room temperature the fracture toughness of the Si single crystal KIc = 1.3 ± 0.1 MPam1/2 and the four-point bending strength σc = 289 ± 61 MPa. For Y2O3 ceramics these parameters are 1.8 ± 0.2 MPam1/2 and 184 ± 20 MPa, respectively. At 700°C the mechanical parameters for the Si single crystal are: KIc = 20 ± 3 MPam1/2 and σc = 592 ± 86 MPa. for Y2O3 ceramics at 800°C, KIc = 1.7 ± 0.1 MPam1/2 and σc = 230 ± 23 MPa. The presented data show that at elevated temperatures both fracture toughness and bending strength of the Si single crystal are significantly greater than the values of those parameters found for Y2O3 ceramics.

PL

W artykule porównano właściwości mechaniczne monokrystalicznego krzemu typu n o orientacji <100> i rezystywności ~ 2000 Ωcm, otrzymanego metodą beztyglową, z właściwościami mechanicznymi ceramiki Y2O3. Oba materiały charakteryzują się dużym współczynnikiem transmisji promieniowania elektromagnetycznego w zakresie długości fali od 2 μm do 8 μm i mogą być stosowane jako okna optyczne w zakresie bliskiej podczerwieni. Wybór rodzaju materiału dla konkretnych zastosowań może być jednak uzależniony od ich właściwości mechanicznych. Właściwości te określano zarówno w temperaturze pokojowej, jak i w temperaturze podwyższonej do 700°C w przypadku Si oraz do 800°C w przypadku ceramiki Y2O3. Stwierdzono, że dla Si w temperaturze pokojowej odporność na pękanie KIc = 1,3 ± 0,1 MPam1/2,a wytrzymałość na zginanie czteropunktowe σc = 289 ± 61 MPa. Dla Y2O3 parametry KIc i σc przyjmują wartości wynoszące w tej temperaturze odpowiednio 1,8 ± 0,2 MPam1/2 i 184 ± 20 MPa. W temperaturze 700°C wartości parametrów KIc i σc dla Si są równe odpowiednio 20 ± 3 MPam1/2 oraz 592 ± 86 MPa, zaś dla ceramiki Y2O3 w 800°C KIc = 1,7 ± 0,1MPam1/2 i σc = 230 ± 23 MPa. Prezentowane dane wskazują, że w temperaturze pokojowej wytrzymałość na zginanie czteropunktowe monokrystalicznego Si jest znacząco większa niż ceramiki Y2O3. W podwyższonych temperaturach zarówno odporność na pękanie, jak i wytrzymałość na zginanie monokrystalicznego Si jest wielokrotnie większa niż w przypadku ceramiki Y2O3.

4

Kompozyt Al2O3-ZrO2 wzmocniony płatkami grafenowymi

Boniecki M., Gołębiewski P., Wesołowski W., Woluntarski M., Zybała R., Kaszyca K., Piątkowska A., Romaniec M., Ciepielewski P., Krzyżak K.

Materiały Elektroniczne

|

2016

|

T. 44, nr 1

20--28

PL

W pracy zbadano wpływ płatków grafenowych na właściwości mechaniczne kompozytu o zawartości wagowej 20% Al2O3 - 80% ZrO2 (stab. 3% mol. Y2O3). Do otrzymania próbek użyto handlowy proszek ceramiczny firmy Tosoh, tlenek grafenu (GO) otrzymany w ITME oraz grafen firmy SkySpring Nanomaterials Inc. (GN). Kompozyty otrzymano na bazie wodnych (GO) i alkoholowych (GN) mieszanin obu składników, które po wysuszeniu spiekano w piecu Astro pod jednoosiowym ciśnieniem i metodą SPS. Wykonano kompozyty o zawartości wagowej: 0; 0,1; 0,2; 0,5; 1 i 3% GO oraz 0,1% GN. Spektroskopia Ramana wykazała obecność grafenu. Stwierdzono, że w funkcji zawartości GO oraz GN: odporność na pękanie ma maksimum dla zawartości 0,1% GO i GN, wytrzymałość maleje, moduł Younga oraz twardość Vickersa utrzymują się stałe do zawartości 0,5% GO, a następnie maleją.

EN

This research addresses the effect of graphene flakes on the mechanical properties of the composite containing 20 wt. % Al2O3 and 80 wt. % ZrO2 (stab. 3 mol. % Y2O3). The samples were made from a commercial ceramic powder produced by Tosoh, graphene oxide (GO) from ITME and graphene purchased from Skyspring Nanomaterials Inc. (GN). The obtained composites based on an aqueous (GO) and alcohol (GN) mixtures of both components were first dried and then sintered under an uniaxial pressure in an Astro furnace and in a SPS machine. The composites weight content equaled to: 0; 0.1; 0.2; 0.5; 1 and 3% of GO and 0.1% GN. Raman spectroscopy revealed the presence of graphene. It was found that as a function of the GO and GN content, the fracture toughness has a maximum for 0.1% GO and GN, the strength decreases, the Young's modulus and Vickers hardness remain constant up to 0.5% GO, and then decrease.

5

Właściwości mechaniczne w podwyższonej temperaturze ceramiki Y2O3 wzmocnionej płatkami grafenowymi

Boniecki M., Wesołowski W., Gołębiewski P., Zybała R., Kaszyca K., Koziński R., Piątkowska A., Romaniec M., Ciepielewski P., Krzyżak K.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 4

324--328

PL

W pracy badano wpływ płatków grafenowych oraz temperatury (w zakresie od 20 °C do 800 °C) na właściwości mechaniczne kompozytu Y2O3-grafen w funkcji zawartości tlenku grafenu (GO) w kompozycie. Do otrzymania próbek użyto handlowego nanometrycznego proszku Y2O3 o czystości 99,99% i płatków tlenku grafenu (GO) otrzymanych w ITME. Kompozyty otrzymano na bazie wodnej mieszaniny obu składników, którą po wysuszeniu spiekano pod jednoosiowym ciśnieniem (metoda HP) i metodą SPS. Wykonano kompozyty o zawartości wagowej GO 1% i 3%. Spektroskopia Ramana potwierdziła obecność zredukowanego tlenku grafenu (RGO) w otrzymanych kompozytach. Stwierdzono, że w funkcji zawartości GO wzrasta wytrzymałość na zginanie σc dla próbek spiekanych metodą HP o ok. 21% i 28% metodą SPS. Z kolei odporność na pękanie KIc malała w funkcji zawartości GO dla próbek spiekanych metodą HP, ale za to rosła dla próbek spiekanych metodą SPS o ok. 78%. W funkcji temperatury σc rosło o 15% (dla 800 °C) w przypadku Y2O3 spiekanego metodą HP i nie zmieniało się dla kompozytów z GO. Z kolei dla próbek spiekanych metodą SPS σc nie zmieniało się dla Y2O3 , wzrosło o ok. 8% dla 1% GO i o 19% dla 3% GO. KIc malało w funkcji temperatury dla Y2O3 spiekanego metodą HP, ale za to rosło dla kompozytów zawierających 1% i 3% GO odpowiednio o 39% i 73%. W przypadku tworzyw spiekanych metodą SPS KIc wzrosło w funkcji temperatury o ok. 88% dla Y2O3, o 20% dla 1% GO i o 26% dla 3% GO. Mechanizm wzmacniania przez płatki GO polegał na skręcaniu płaszczyzny pękania i blokowaniu jego propagacji.

EN

The influence of graphene flakes and temperature (in the range of 20 °C to 800 °C) on mechanical properties of Y2O3-graphene composites was studied. In order to obtain samples the commercial nano-sized Y2O3 powder with a purity of 99.99% and GO flakes obtained in ITME were used. The composites were manufactured basing on an aqueous mixture of both components, which was dried and sintered using HP and SPS methods. The composites contained 1% and 3% by weight of graphite oxide (GO). Raman spectroscopy confirmed the presence of reduced graphene oxide (RGO) in the resulting composites. It was found that as a function of the GO content the bending strength σc increased by approx. 21% and 28% for composites sintered using HP and SPS, respectively. In turn, the KIc fracture toughness decreased as a function of the GO content in the HP sintered samples, but it increased by approx. 78% for the samples sintered using SPS. In case of the HP sintered samples, σc increased by 15% at 800 °C for Y2O3, but did not change for the composites with GO. On the other hand, for the SPS sintered samples, σc did not change for Y2O3, but it increased by approx. 8% and 19% for the composites with 1% and 3% GO additive, respectively. KIC decreased as a function of temperature for the Y2O3 sintered by HP, but it increased by 39% and 73% for the composites with 1% and 3% GO additive, respectively. In case of the SPS sintered ceramics KIC increased at 800 °C by approx. 88% for Y2O3, 20% and 26% for 1% and 3% GO additive. The mechanism of toughening by RGO flakes consisted of twisting the plane of fracture and blocking of crack propagation.

6

Właściwości mechaniczne ceramiki Y2O3 wzmocnionej płatkami grafenowymi

Boniecki M., Librant Z., Wesołowski W., Gołębiewski P., Zybała R., Kaszyca K., Koziński R., Librant K., Piątkowska A., Romaniec M., Ciepielewski P., Krzyżak K., Kurpaska Ł.

Materiały Elektroniczne

|

2015

|

T. 43, nr 3

15--24

PL

W pracy badano wpływ płatków grafenowych na właściwości mechaniczne kompozytu Y2O3 – grafen w funkcji sposobu przygotowania zawiesin tlenku grafenu GO oraz jego zawartości w kompozycie. Do otrzymania próbek użyto handlowy nanometryczny proszek Y2O3 o czystości 99,99% i GO otrzymany w ITME. Kompozyty otrzymano na bazie wodnej mieszaniny obu składników, którą spiekano po wysuszeniu w piecu Astro pod jednoosiowym ciśnieniem i metodą SPS. Wykonano kompozyty o zawartości wagowej GO 1 i 3%. Spektroskopia Ramana potwierdziła obecność zredukowanego tlenku grafenu w otrzymanych kompozytach. Poza pojedynczymi przypadkami sposób przygotowania zawiesin GO nie miał wpływu na wartości mierzonych właściwości mechanicznych. Stwierdzono, że w funkcji zawartości GO dla próbek spiekanych w piecu Astro twardość oraz moduł Younga nieznacznie maleją, wytrzymałość na zginanie rośnie maksymalnie o ok. 30% dla 3% GO. Odporność na pękanie mierzona na belkach z karbem nieznacznie maleje w funkcji zawartości GO, ale za to rośnie odporność na pękanie mierzona metodą Vickersa (o ok. 50%). Odporność na pękanie próbek spiekanych metodą SPS rośnie maksymalnie ok. 80% (dla obu metod pomiaru). Zaobserwowany na zdjęciach pęknięć Vickersa mechanizm wzmacniania przez płatki GO, polegał na skręcaniu płaszczyzny pękania i blokowaniu jego propagacji.

EN

The influence of graphene flakes on the mechanical properties of Y2O3 – graphene composite as a function of the preparation method of the suspensions of graphene oxide GO and its content was studied. To obtain samples, a commercial nano-sized Y2O3 powder with a purity of 99.99% and GO fabricated at ITME were used. The composites were based on an aqueous mixture of both components. They were sintered after drying under uniaxial pressure in an Astro furnace and an SPS machine. The GO weight content in the case of these composites was 1 and 3%. Raman spectroscopy confirmed the presence of reduced graphene oxide in the resultant composites. Besides isolated cases,the preparation of the GO suspensions did not affect the measured mechanical properties. It was found that for the samples sintered in the Astro furnace both hardness and Young's modulus as function of the GO content were slightly reduced, whereas the bending strength increased to approx. 30% for 3% GO. In addition, the fracture toughness measured at the notched beams decreased slightly as a function of the GO content but grew (about 50%) for the fracture toughness measured by the Vickers method. The fracture toughness of the samples sintered in the SPS machine increased up to about 80% for both measurement methods. The mechanism of reinforcing the material with graphene flakes observed in the pictures of the Vickers cracks was based on crack deflection and crack blocking.

7

Odporność na pękanie ceramiki Y2O3

Boniecki M., Librant Z., Wesołowski W., Gizowska M., Osuchowski M., Perkowski K., Witek A., Witosławska I., Karczmarz M.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 4

378--382

PL

W niniejszej pracy zmierzono odporność na pękanie ceramiki z tlenku itru o średniej wielkości ziaren ok. 6 μm poprzez analizę pęknięć wywołanych odciskiem twardościomierza Vickersa. Wartości KIc były wyliczone kilkoma sposobami, opracowanymi przez różnych autorów. Otrzymane wyniki mieszczą się w granicach od 1,0 MPa∙m1/2 do 1,5 MPa∙m1/2, ale są mniejsze od wyników wyznaczonych metodą zginania trójpunktowego belki z karbem (ok. 1,8 MPa∙m1/2).

EN

In this study we have measured fracture toughness of yttrium oxide ceramics, which had a mean grain size of approx. 6 μm, by analyzing cracks of stress cracking impressions of a Vickers pyramid. Values of KIc were calculated by means of several formulas that originated from analytical considerations of different authors. The obtained results were in the range of 1.0-1.50 MPa∙m1/2, being smaller than those obtained by the three-point bending method (approx. 1.8 MPam1/2).

8

Mechanika kruchego pękania ceramiki Y2O3

Boniecki M., Jach K., Librant Z., Wesołowski W., Węglarz H., Gizowska M., Perkowski K., Witek A., Witosławska I.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 1

43--47

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych ceramiki Y2O3 w temperaturze pokojowej oraz w 800 °C. Pomiary wytrzymałości na zginanie σc, odporności na pękanie KIc i rozwoju pęknięć podkrytycznych przeprowadzono w funkcji wielkości ziaren w zakresie 6-44 µm. Wartości KIc określano w teście na zginanie trójpunktowe belek z karbem. Wyznaczono parametry rozkładu Weibulla, jakiemu podlega wytrzymałość badanej ceramiki. Parametry rozwoju pęknięć podkrytycznych ustalono na podstawie testów, w których mierzono wytrzymałość próbek w funkcji szybkości przykładania obciążenia.

EN

The paper presents mechanical properties of Y2O3 ceramics determined at room temperature and at 800 °C. Measurements of bending strength σc, fracture toughness KIc and subcritical crack growth were carried out as a function of particle size in a range of 6-44 µm. KIc values were determined by the three-point bending test of notched beams. The Weibull parameters of strength distribution were determined. Parameters of subcritical crack growth were obtained on the basis of tests in which bending strength of the samples was measured as a function of stress rate.

9

Mechanika kruchego pękania ceramiki korundowej wzmocnionej płatkami grafenowymi

Boniecki M, Librant Z., Wajler A., Węglarz H., Wesołowski W., Koziński R., Librant K., Piątkowska A., Romaniec M.

Materiały Elektroniczne

|

2013

|

T. 41, nr 4

3--9

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań nad wytworzeniem kompozytów ceramiki korundowo - grafenowej. Do otrzymania próbek użyto submikronowy proszek Al2O3 o czystości 99,99 % firmy Taimei oraz tlenek grafenu otrzymany w Zakładzie Technologii Chemicznych ITME. Kompozyty wykonano na bazie wodnej mieszaniny obu składników stosując metodę granulacji kriogenicznej. Wykonano kompozyty o zawartości ok.: 0,02, 0,05 i 0,29 % objętości grafenu. Spektroskopia Ramana potwierdziła obecność grafenu w otrzymanych kompozytach. W pracy przeprowadzono badania wpływu udziału grafenu na mikrostrukturę oraz właściwości mechaniczne wytworzonych kompozytów. Stwierdzono, że w funkcji zawartości grafenu zwiększa się porowatość otrzymanych próbek oraz jednocześnie zmniejsza się wielkość ziaren korundowych. Powoduje to zmniejszanie się twardości Vickersa i modułu Younga. Wytrzymałość na zginanie osiąga maksimum równe 295 ± 32 MPa dla zawartości grafenu 0,02 % objętości, a następnie maleje dla większych zawartości grafenu do wartości ~ 230 MPa odpowiadającej ceramice korundowej. Odporność na pękanie mierzona metodą zginania trójpunktowego belek z karbem wynosi około 3,9 MPam1/2 . Zdjęcia przełamów oraz pęknięć wokół odcisków Vickersa pokazują obecność mostków grafenowych na granicach ziaren co może powodować obserwowany wzrost wytrzymałości kompozytu w porównaniu z czystą ceramiką korundową.

EN

The aim of this study was the preparation of alumina-graphene composites using commercial submicron Al2O3 powder (by Taimei, with a purity of 99.99 %) and graphene oxide fabricated at the Department of Chemical Technology of ITME. In order to obtain a uniform powder mixture containing graphene vol % of 0.02, 0.05 and 0.29 the aqueous suspensions were produced by freeze granulation. Raman spectroscopy confirmed the presence of graphene in the resultant composites. The influence of the graphene content on the microstructure and mechanical properties of the composites was analyzed. It was found that the porosity level increases and the grain size of the composites decreases when the graphene content rises. As a result, both Vickers hardness and Young’s modulus are decreased. Bending strength reaches its maximum level of 295 ± 32 MPa for the graphene content of 0.02 vol % and next decreases to about 230 MPa, which corresponds to the value obtained for pure alumina. Fracture toughness measured using a three point bending test for notched beams is around 3.9 MPam1/2 . SEM pictures of the broken samples and Vickers cracks indicate the presence of graphene bridges at grain boundaries, which is likely to increase the strength of the composite when compared with that of pure corundum ceramics.

10

Badania odporności na pękanie kompozytów ziarnistych na osnowie tlenku glinu przeznaczonych na ostrza narzędzi skrawających

Szutkowska M, Smuk B, Boniecki M

Mechanik

|

2012

|

R. 85, nr 7

569--573

11

Właściwości mechaniczne przeświecalnego spinelu MgAl2O4

Boniecki M., Karczmarz M.

Materiały Elektroniczne

|

2012

|

T. 40, nr 4

3-9

PL

W pracy badano w temperaturze pokojowej takie właściwości mechaniczne ceramiki spinelowej (MgAl2O4) jak: wytrzymałość na zginanie czteropunktowe, odporność na pękanie, moduł sprężystości (Younga) oraz twardość Vickersa. Odporność na pękanie zmierzono pięcioma metodami. Poza jednym przypadkiem uzyskane wyniki są do siebie zbliżone i są porównywalne z danymi literaturowymi dla ceramik o zbliżonych wielkościach ziaren.

EN

The following mechanical properties of spinel ceramics (MgAl2O4) were examined: bending strength, fracture toughness, Young's modulus and Vickers hardness. Fracture toughness was determined using five methods. Apart from one case, the results are similar and comparable with literature data on ceramics with particles of analogous sizes.

12

The algorithm of image recognition to postal application

Miciak M., Boniecki M.

Studia Informatica

|

2011

|

Vol. 32, nr 2A

579-588

EN

In this article we presented the algorithm for postal code recognition. The main objective of this article is to use the of the Radon Transform and Rough Set methods to obtain a set of invariant features, on basis of which postal code will be recognized. The reported experiments results prove the effectiveness of the proposed method. Moreover article contains basic image processing for instance filtration binarization and normalization of the character.

PL

Metoda rozpoznawania znaków z wykorzystaniem transformaty Radona umożliwia rozwiązanie podstawowych problemów aplikacji rozpoznających znaki, które charakteryzują się dużą liczbą zniekształceń procesu akwizycji (np. szumy) oraz przekształceń liniowych, takich jak obrót, zmiana skali czy przesunięcie. Zaletą przedstawionej metody jest mała wrażliwość na zakłócenia w obrazie, sprawdza się ona przede wszystkim tam, gdzie nie jest znana cała wiedza o rozpoznawanym znaku.

13

Selected mechanical properties and microstructure of Al2O3ZrO2nano ceramic composites

Szutkowska M., Smuk B., Kalinka A., Czechowski K., Bućko M., Boniecki M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2011

|

Vol. 48, nr 1

58--63

EN

Purpose: Basic mechanical properties of the studied tool materials and microstructure of alumina-zirconia ceramic composites with fraction of nanopowders have been presented. Design/methodology/approach: The present study reports selected properties obtained by reinforcing Al2O3 with 15 wt% ZrO2 (partially stabilized with Y2O3-Y5) and, non-stabilized zirconia. Specimens were prepared based on submicro- and nano-scale trade powders. Vickers hardness (HV1), wear resistance and fracture toughness (KIC) at room and elevated temperatures characteristic for tool work were evaluated. Microstructure was observed by means of a scanning electron microscopy (SEM). Preliminary industrial cutting tests in the turning of higher-quality carbon steel C45 grade were carried out. Findings: The addition of nanopowders does not result in a significant improvement in fracture toughness at room temperature. A reduction in fracture toughness of KIC(ET) by approximately 20% is observed at elevated temperature (1073 K) for the specimen only with submicro powders in comparison to that at room temperature. Addition of the powder mixture in submicron and nano scale size reveals the minor reduction of fracture toughness (up to 10%) at elevated temperature. Practical implications: The results show that using of powders in submicron and nano scale size not improve the tool life but influences the fracture toughness et elevated temperatures. Originality/value: The results of the presented investigations allow rational use of existing ceramic tools.

14

Superplastic properties of zirconia-hafnia composites doped with various oxides

Boniecki M., Librant Z., Wesołowski W.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 3

259-265

EN

The influence of 1 mol% dopant of various oxides on the superplastic flow of yttria stabilized tetragonal zirconia ceramics and zirconia – 10 mol% hafnia composite was examined in the temperature range 1553–1773 K. It was claimed that doping caused the increase of superplastic strain rate in zirconia and in zirconia-hafnia composite in comparison with undoped materials. The maximum strain rate for zirconia was measured for GeO2 addition; it was 16x higher than in pure ceramics, but for zirconia-hafnia the maximum strain rate was for SiO2 dopant (4x higher than in pure composite). There is a linear relationship between the grain boundary diffusion coefficient of Zr4+ and superplastic strain rate for zirconia ceramics. For zirconia-hafnia composite this relationship is not so obvious because of high strain rate for SiO2 addition.

PL

Zbadano wpływ dodatku 1. % mol. różnych tlenków na nadplastyczne płynięcie ceramiki tetragonalnego dwutlenku cyrkonu stabilizowanego tlenkiem itru i kompozytu ZrO2-10 % mol. HfO2 w zakresie temperatury 1553–1773 K. Stwierdzono, że domieszkowanie spowodowało wzrost szybkości nadplastycznego odkształcania dwutlenku cyrkonu i kompozytu ZrO2-HfO2 w porównaniu z materiałami bez domieszek. Maksymalną szybkość odkształcania zmierzono w przypadku dodatku GeO2; była ona16x większa niż w czystej ceramice, ale w przypadku ceramiki ZrO2-HfO2 maksymalna szybkość odkształcania pojawiła się dla domieszki SiO2 (4x większa niż dla czystego kompozytu. Zależność pomiędzy współczynnikiem dyfuzji po granicach Zr4+ i nadplastyczną szybkością odkształcania ceramiki cyrkoniowej była liniowa. W przypadku kompozytu ZrO2-HfO2 zależność ta nie była tak oczywista z powodu wysokiej szybkości odkształcania zmierzonej dla dodatku SiO2.

15

Wprowadzenie w rozwiązywanie konkursowych zadań programistycznych

Boniecki M., Gniazdowski Z., Nowakowski T.

Zeszyty Naukowe Warszawskiej Wyższej Szkoły Informatyki

|

2009

|

nr 3

9--22

PL

W artykule na kilku przykładach przedstawiono typowe problemy pojawiające się w trakcie rozwiązywania konkursowych zadań algorytmicznych, a także sposoby ich pokonywania.

EN

In this paper, some typical problems that become visible in time of algorithmic competition and methods of their resolution are showed.

16

Rola dyfuzji kationów w odkształcaniu nadplastycznym ceramik tlenkowych. Cz. 2. Pomiary szybkości odkształcania

Boniecki M.

Materiały Elektroniczne

|

2008

|

T. 36, nr 2

19-33

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów szybkości odkształcania nadplastycznego dla próbek z tetragonalnej ceramiki cyrkonowej (stabilizowanej 3% mol Y2O3) w zakresie temperatur od 1553 - 1773 K oraz dla próbek z ceramiki korundowej i spinelowej w zakresie temperatur 1606 - 1810 K. Do interpretacji wyników pomiarów wykorzystano otrzymane w pracy [1] oraz wzięte z literatury współczynniki dyfuzji kationów i anionów własnych badanych ceramik: dla ZrO2 jonów Zr4+ po granicach ziaren, dla Al203 jonów A13+ i O2- po granicach ziaren oraz dla MgAl2O4 jonów Al3+ w objętości ziaren. Przeprowadzona analiza wykazała, że krzywe teoretyczne wyprowadzone przy założeniu, że o szybkości odkształcania nadplastycznego dla ceramiki cyrkonowej decyduje szybkość emisji i absorpcji wakansów w źródłach i upływach (którymi są dyslokacje granic ziarnowych) dobrze opisują doświadczalną zależność tej szybkości od przyłożonego naprężenia i temperatury. W przypadku ceramiki korundowej krzywe teoretyczne leżały od 1 do 3 rzędów wielkości poniżej punktów doświadczalnych, a z kolei dla ceramiki spinelowej obliczone krzywe przechodziły w pobliżu danych eksperymentalnych.

EN

The strain rate measurements for tetragonal zirconia polycrystal (3 mol% Y2O3 stabilized ), alumina and spinel samples were made in the temperature range 1553 - 1773 K and 1606 - 1810 K accordingly. In order to interpret the obtained results the cation and anion diffusion coefficients taken from [1] and literature were used, namely grain boundary coefficients for Zr4+ ions in ZrO2, Al3+ and O2- in Al2O3 and a lattice coefficient for Al3+ in MgAl2O4. The considerations showed that theoretical curves calculated under the assumptions that superplastic strain rate for zirconia depends on vacancy emission and absorption in sources and sinks, i.e. grain boundary dislocations, described well the experimental relationship between strain rate and stress or temperature. In the case of alumina theoretical values are one to three orders below the experimental data, whereas for spinel calculated values are close to the experimental points.

17

Rola dyfuzji kationów w odkształcaniu nadplastycznym ceramik tlenkowych. Cz. 1. Pomiary współczynników dyfuzji.

Boniecki M.

Materiały Elektroniczne

|

2008

|

T. 36, nr 1

5-26

PL

W pracy wyznaczono współczynniki dyfuzji jonów Hf[sup]4+ w tetragonalnej ceramice ZrO2 stabilizowanej 3% mol Y2O3 w zakresie temperatur od 1556 do 1769 K za pomocą SIMS, a w temperaturach 1628-1783 K za pomocą mikrosondy rentgenowskiej (dyfuzja wzajemna Zr-Hf) w złączu pomiędzy ZrO2 i kompozytem ZrO2-HfO2. Równania Arrheniusa wyznaczone z pomiarów SIMS mają postać odpowiednio: dla dyfuzji objętościowej D[sub]1 = O.50 exp... [wzór] .

EN

The diffusion coefficient of Hf[sup]4+ in 3 mol % Y2O3 stabilized tetragonal zirconia at temperatures from 1556 to 1783 K using SIMS and at temperatures 1628-1783 K using electron microprobe analyzer (EPMA) (Zr-Hf interdiffusion) in the joint between ZrO2 and ZrO2-HfO2 composite. The Arrhenius equations obtained from SIMS measurements are following: D[sub]1 = 0. 50 exp ... [wzór].

18

Numerical simulation of thermal shock of FGMS disks

Niezgoda T., Boniecki M., Kosiuczenko K., Barnat W.

Journal of KONES

|

2007

|

Vol. 14, No. 3

459-465

PL

Praca zawiera opis symulacji numerycznej szoku termicznego w cylindrycznych próbkach kompozytowych o zróżnicowanej grubości. Próbki wykonano z materiałów gradientowych na bazie aluminy Al2O3, z warstwami o zróżnicowanej zawartości cyrkonii zro2 w każdej warstwie. W celu przeprowadzenia oceny otrzymanych wyników numerycznych wykonano eksperyment. Wykorzystywane w obliczeniach parametry materiałowe obliczono w oparciu o wzory zaczerpnięte z teorii mieszanin. Symulację przeprowadzono wykorzystując metodę elementów skończonych zaimplementowaną w programie LS-Dyna. Modele numeryczne symulacji składały się z siatki elementów bryłowych 6 i 8-węzłowych z 3 stopniami swobody w każdym węźle, opisującej 5-stopniowy wycinek krążka. Odpowiedni sposób zdefiniowania warunków brzegowych umożliwił zmniejszenie wielkości zadania numerycznego poprzez wykorzystanie osiowej symetrii Otrzymane wyniki symulacji numerycznej pozwalają ocenić poziom naprężeń w materiale gradientowym poddanym szokowi termicznemu. Pozwalają na świadome kształtowanie odporności termicznej barier cieplnych, nie tylko modyfikując ich grubość, ale również skład chemiczny warstw. Zestawienie wyników symulacji numerycznej i eksperymentu pokazuje niewielkie różnice w przebiegach wykresów temperatur, co świadczy o poprawności zamodelowania zjawiska.

EN

The paper presents a description of the numerical simulation of the thermal shock in cylindrical composite specimens of diversified thickness. The specimens were made of graded materials (Al2O3 with various admixture of ZrO2). The material parameters used in numerical calculations were calculated on the grounds of the mixture method. The simulation was carried out using the Finite Element Method implemented in the LS-Dyna code. The results of numerical calculations were verified experimentally. The aim of the paper is theoretical modelling of the thermal shock problem in a strip made of functionally graded composite (FGMs). The distributions of thermal are analyzed respectively by thermo-mechanical finite element analysis (FEA). The propagation of stress in fgms is studied numerically by means of the LS Dyna code. The numerical simulation demonstrates the applicability of the algorithm to the modeling of FGM without any averaging procedure. The thermal shock resistance of disks (780 centigrade) was evaluated by sudden cooling with a high-velocity nitrogen jet at room temperature (20 centigrade).

19

Crack growth resistance of Al2O3-ZrO2(nano) (12 mol% CeO2) ceramics

Szutkowska M., Boniecki M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 22, nr 1

41-44

EN

Purpose: Alumina-zirconia ceramics with nano 12 mol% CeO2 stabilized ZrO2 were presented as new ceramics with improvement fracture behavior: better crack growth resistance and limited susceptibility to slow crack growth. This ceramics exhibits good cutting properties. Design/methodology/approach: The controlled crack growth of specimens with double notch was carried with using Zwick testing machine. The specimens with double notch were loaded with rate of 1micrometre min to the -1. The loading of the specimens has been broken at the moment of crack propagation. The procedure has been repeated many times up to obtaining definite increase of crack length. In situ observation of crack growth from notch up to failure was possible due to special device with microscopical objective heads in vertical configuration coupled with CCD camera fitted to Zwick 1446 testing machine. A load-relaxation technique method was used for determination a relationship of a crack growth velocity (v) versus stress intensity factor (KI) and calculation the parameters of SCG. Findings: Many newly developed ceramics that are designed for high-temperature applications or electronic devices possess a low crack growth resistance. It is a drawback in widely usage of these materials in industry. Application of the ZrO2nano stabilized with 12 mol% CeO2 in alumina-zirconia ceramics improves the fracture toughness and decreases the susceptibility to slow crack growth in comparison to pure alumina ceramics. Observation of the controlled crack growth in the tested ceramics reveals the existence of increasing R-curve in the alumina-zirconia ceramics with nano ceria stabilized zirconia. Practical implications: Due to improvement of fracture behavior of the alumina-zirconia ceramics with nano12 mol% CeO2 stabilized ZrO2 could be used in "dry cutting" machining. Originality/value: A combination of in situ microscopic long-through thickness crack growth observation during three point bending (3PB) of a single edge notched beam (SENB) enabled measurement of the R-curve. In presented work a new load relaxation method was worked out for determination susceptibility tested ceramics to slow crack growth.

20

Application of indentation-strength in bending medhods for KIC evaluation of alumina ceramics

Szutkowska M., Boniecki M., Sałbut L.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 3-4

219-223

EN

The modified indentation-strength methods for determination of the fracture toughness by measurement an indentation induced controlled Vickers crack growth in bending (ICVC) and bending stress of a specimen with Vickers cracks (ISB) were presented. The external stress field a was applied to the indented specimen in the indentation induced controlled Vickers crack growth in bending method (ICVC). Thus the total stress intensity factor KT (known as the effective fracture toughness) is the sum of the residual stress intensity factor KRD and the applied stress intensity factor KA. The fracture toughness KIC and the dimensionless parameter % characterizing the integrated effect of the residual indentation stress field nearby the Vickers indent were determined from the slope and the intercept of the interpolating function respectively. The relationship of in-plane and out of plane displacements and strains near the Vickers indentation and cracks with the K!C was analyzed. The grating interferometry method was used for this purpose.

PL

Zostały przedstawione zmodyfikowane wgłębnikowo-wytrzymałościowe metody wyznaczania odporności na pękanie przy stabilnym wzroście pęknięć Vickersa podczas próby zginania (ICVC) i poprzez pomiar naprężenia zginającego próbki z pęknięciami Vickersa (ISB). Przy stabilnym wzroście pęknięć Vickersa próbka z naniesionymi pęknięciami Vickersa (metoda ICVC) została poddana zewnętrznemu polu naprężeń a. Wówczas całkowity współczynnik intensywności naprężeń KT (znany jako efektywna odporność na pękanie) jest sumą szczątkowego współczynnika intensywności naprężeń KRD i współczynnika intensywności naprężeń KA pochodzącego od przyłożonego naprężenia. Odporność na pękanie wyznaczono z nachylenia prostej a współczynnik charakteryzujący pole naprężeń szczątkowych x w otoczeniu odcisku Vickersa z przecięcia prostej z osią rzędnych. Analizowano zależność przemieszczenia i odkształcenia w płaszczyźnie i poza płaszczyzną w otoczeniu odcisku Vickersa oraz pęknięć. Do tego celu zastosowano metodę interferometrii siatkowej.