Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Microstructural refinement and properties of metals processed by severe plastic deformation

100%

Kurzydłowski K. J.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2004

|

tom Vol. 52, nr 4

301-311

EN

This paper presents the results obtained from the structural refinement of selected metals and alloys produced by severe plastic deformation processes. Large levels of deformations were produced using four methods, which differed in the character and dynamics of the loading, as well as in the intensity and homogeneity of the plastic strain field. Qualitative and quantitative studies of the refined microstructure were carried out using stereological and computer image analytical methods. Microhardness and selected mechanical properties, such as strength and yield point, were also determined.

2

Professor Jan Czochralski - distinguished scientist and inventor

63%

Kurzydłowski K. J. , Mańkowski S.

Materiały Elektroniczne

|

2003

|

tom T. 31, nr 1-2

18-29

EN

Prof. J. Czochralski was born in Kcynia in Central Poland in 1885 and died 50 years ago in Poznan. In 1904 he moved to Berlin where he attended university courses in chemistry. He obtaining an engineering degree started to work as assistant to famous scholar Wichard von Mocllcndorf. Right from the beginning of his career he took interest in what can be now described as physical metallurgy. He pioneered research in plastic deformation of single crystals and contributed to crystallography. In 1929 he received an honorary degree from Warsaw University of Technology (WUT) and a year later accepted professorship position with the Faculty of Chemistry. Soon after he organized Department and later Institute of Metallurgy and Metal Science. His major interest continued to be with processing of metals and in particular he researched crystallization. Research in this field resulted in invention of the famous Czochralski method for growing large single crystals, which paved the way to modern technologies of electronic materials. He also studied elastic, plastic properties of metals and their corrosion resistance. Professor J. Czochralski was also a pioneer in what is now described as technology transfer. His inventions match excellence of scientific achievements. Obtained a number of patents in Germany and Poland. Professor J. Czochralski lived in turbulent times. Holding two citizenships, Polish and German, and acting successfully both within business and acadcmia he made a great number of fans and enemies. Before the World War II, he was involved in much publicized legal disputes with a staff member from WUT. During the war he continued with research in the unit approved by the German administration. This has been judged unfair by a group of professors who made him to retrieve from the University live. He continued with his inventions in Kcynia, his birthplace. The scientific foundations build at WUT by Czochralski proved to be resistant to historical misfortunes. Faculty of Materials Science and Technology, the leading materials research institution in Poland, is proudly continuing tradition of metallurgy and metal science at WUT. This Faculty is also one of the leaders in technology transfer taking fully with the reach achievements of its famous founder.

3

On surface contribution to plasticity of metals.

63%

Rożniatowski K. , Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

1998

|

tom R. XIX, nr 4

970-977

EN

The paper describes two examples of surface contribution to the properties of bulk materials. Room temperature tensile tests were used to study macroscopic response of the specimens to the applied load. Microscopic characterization of mechanical properties were carried out in terms of microhardness profiles. Microstructure of the materials were examined using light microscopy. SEM and X-ray microprobe. The results reported in this work give examples of surface softening and hardening effect on plasticity of 316-type austenitic stainless steel.

4

Ab initio calculations of elastic properties of Ni3Al and TiAl under pressure

63%

Sot R. , Kurzydłowski K. J.

Materials Science Poland

|

2005

|

tom Vol. 23, No. 3

587--590

EN

The structural parameters and the elastic stiffness coeffcients of Ni3Al and TiAl under a pressure P were computed by the ab initio pseudopotential method with the plane-wave basis set and the generalized gradient approximtion (GGA). The pressure dependence of the elastic constants is an important characteristics for both Ni3Al and TiAl as these materials are frequently subject to varying pressures during processing. The bulk modulus was also calculated. Stress-strain relationships were used to obtain the elastic constants. The results are in good agreement with the available experimental data.

5

Emiska akustyczna jako metoda diagnostyki stanu technicznego urządzeń w przemyśle petrochemicznym.

63%

Schmidt J. , Kurzydłowski K. J.

Mechanik

|

2002

|

tom R. 75, nr 12

790-792

PL

Możliwości i zalety zastosowania Emisji Akustycznej (EA) w warunkach przemysłowych ze szczególnym uwzględnieniem specyfiki urządzeń petrochemicznych. Dla potrzeb przemysłu pertochemicznego w Polsce technika EA jest rozwijana i stosowana wspólnie przez Grupę Emisji Akustycznej Instytutu Odlewnictwa w Krakowie oraz Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej.

EN

Possibilities and merits of using the Acoustic Emission (AE) under industrial condition especially in relation to the pertochemical equipmnet.

6

Organizacja studiów magisterskich w systemie dwustopniowym na kierunku inżynieria materiałowa

63%

Pakieła Z. , Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2000

|

tom R. XXI, nr 5

193-196

PL

Przemiany społeczne po 1989 roku spowodowały konieczność zmiany modelowej sylwetki inżyniera materiałowego. Absolwent oprócz wiedzy specjalistycznej z zakresu Inżynierii Materiałowej powinien posiadać również wiedzę ułatwiającą ciągłe doskonalenie się i nabywanie nowych umiejętności oraz wiele umiejętności adekwatnych do wymagań współczesnego rynku pracy. W wyniku przeprowadzonych analiz przyjęto, że spełnienie tych postulatów będzie łatwiejsze przy wprowadzeniu dwustopniowego, elastycznego systemu studiów. Taki system uruchomiono na WIM w 1997 roku. Pięcioletni okres studiów podzielono na dwa etapy: studia inżynierskie, które moga kończyć się dyplomem inżyniera po siedmiu semestrach i studia magisterskie, które kończą się dyplomem magistra inżyniera po dziesięciu semestrach. Trzyletnie doświadczenia z realizacji elastycznych studiów dwustopniowych prowadzonych na Wydziale Inżynierii Materiałowej PW pokazują, że system ten jest lepiej dostosowany do obecnych realiów. W wyniku reformy studiów powstała również możliwość przyjmowania na studia magisterskie studentów będących absolwentami innych kierunków. Czy możliwość ta zostanie wykorzystana, pokażą najbliższe lata. Konieczna do tego będzie akcja informacyjna oraz utrwalenie się w świadomości studentów, że możliwość taka istnieje i jej wykorzystanie jest korzystne dla dalszej kariery zawodowej.

EN

Transformation of the Polish political system and Polish economy justified the need for a major changes in curriculum of graduates of materials science and Engineering Department. The graduates in the market economy should combine knowledge in the field of Materials Science with ability to adopt in modern job markets. At Department of Materials Science Engineering of Warsaw University of Technology it has been assumed that the new call for elastic educational system. Such system was introduced in 1997. It offer 7 semester engineering education and 10 semester program for master degree. A three years experience with the new system is positive. The new system opens the possibility of enrolment for master program graduates of other departments. Efforts are needed to use this options to attract more students to Mat. Science Dept. in Poland.

7

Kształcenie podyplomowe na kierunku inżynieria materiałowa - dylematy, propozycje

63%

Szawłowski J. , Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2000

|

tom R. XXI, nr 5

206-207

PL

Wyższe uczelnie techniczne w swojej ofercie studiów zawierają liczne studia podyplomowe. Adresowane są one do osób czynnych zawodowo i mają na celu głównie uzupełnianie wiedzy zdobytej w czasie studiów, podwyższanie kwalifikacji zawodowych oraz umożliwienie zmiany specjalności zawodowej. Studia tego typu stają się szczególnie istotne na progu XXI wieku, tj. w okresie w którym nastąpił i ciągle następuje lawinowy rozwój nauki i technologii. Inżynieria materiałowa jest właśnie tą dyscypliną naukową, gdzie rozwój ten jest szczególnie widoczny. Wprowadzanie nowych materiałów i technologii warunkuje rozwój przemysłu i w istotny sposób wpływa na konkurencyjność gospodarki. Kształcenie podyplomowe zapobiega "zapominaniu" wiedzy indywidualnej oraz zmniejsza szybkość tego procesu. Podstawowym zaś jego celem jest aktualizacja wiedzy uczestników kształcenia do poziomu aktualnie istniejącego. Studia podyplomowe z zakresu inżynierii materiałowej powinny być adresowane w pierwszej kolejności do absolwentów studiów wydziałów mechanicznych oraz kierunku bądź specjalności inżynieria materiałowa, a następnie do absolwentów studiów technicznych innych kierunków oraz absolwentów innych szkół wyższych, np. ekonomicznych, uniwersytetów (fizycy, chemicy). Propagowaną formą studiów podyplomowych powinny być studia "zamawiane", np. przez korporacje przemysłowe, duże zakłady produkcyjne różnych gałęzi przemysłu. Słuchaczami tego rodzaju studiów byliby pracownicy zakładu zamawiającego. Tematyka, program, czas trwania oraz forma studiów w takich przypadkach powinna być uzgadniana pomiędzy organizatorem studiów (uczelnią, wydziałem) a zainteresowanym zakłdem pracy. Ponieważ studia podyplomowe prowadzone są na otwartym rynku edukacyjnym, wymagają one działań promocyjnych.

EN

Higher Education institutions generally offer a wide variety of courses under the concept of continuing education (CE). This type of education is becoming especially important at the area of XX century due to the rapid progress in science and technology. The importance of CE is well documented also in the area of materials science and engineering (MSE). The offer of CE courses in the particular should be addressed to a large community of mechanical engineers and in a long term perspective to graduates of MSE departments. One of the methods for organising CE should be courses for corporate partners. Since CE is offered on education market, it requires appropriate measures in promotion. Successful programs may also generate significant in come to public universities and strengthen their cooperation with industry.

8

Nanokrystaliczna miedź uzyskana na drodze niekonwencjonalnie dużych odkształceń plastycznych.

63%

Richert M. , Kurzydłowski K. J.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

2003

|

tom T. 24, nr 4

561-570

PL

Badania przeprowadzono na monokryształach i polikryształach miedzi. Materiały odkształcono metodą cyklicznego wyciskania ściskającego (CWS) w zakresie odkształceń fi=0,4 - 59,8 (1 do 33 cykli odkształcenia metodą CWS) oraz metodą kątowego kanałowego wyciskania (ECAE) do odkształcenia rzeczywistego 21. W badanych próbkach stwierdzono wyraźną tendencję do powstawania struktury pasmowej. W zakresie bardzo dużych odkształceń plastycznych zaobserwowano przebudowę pasmowej mikrostruktury w strukturę podziarnową, najpierw poprzez tworzenie podziarn o rombowym kształcie, a następnie ich przekształcenie w równoosiowe podziarna. Charakterystyczną cechą nowo utworzonych subziaren, nie spotykaną w zakresie konwencjonalnych wielkości odkształceń, było wystąpienie dużej dezorientacji pomiędzy podziarnami. Przeprowadzone badania własności miedzi odkształconej do odkształcenia rzeczywistego fi=13,9 metodą CWS wykazały, że uzyskany poziom mikrotwardości jest porównywalny z poziomem mikrotwardości nanokrystalicznej miedzi przedstawionym w literaturze.

EN

The investigations included pure Cu single crystals and Cu polycrystals. The materials were deformed by the cyclic extrusion compression method (CEC) within the range of true strains phi=0.4-59.8 (1 to 33 deformation cycles by the CEC method) and ECAE method to the true strain 21. In examined samples a strong tendency to form banded structure was observed. Within the range of very large plastic strains there was observed intensive rebuilding of the banded microstructure into subgrains, at first of rhombic shape, and next into equiaxial subgrains. A characteristic feature of the newly formed subgrains, not encountered in the range of conventional deformations, was the occurrence of large misorientation angles between the newly formed "subgrains". The performed investigations of properties of copper deformed by the CEC method to the true strain phi=13.9, showed that the level of microhardness of copper samples was comparable to the microhardness of nanocrystalline copper reported in literature.

9

Degradacja wodorowa materiałów konstrukcyjnych w przemyśle energetycznym i petrochemicznym

63%

Kurzydłowski K. J. , Nykyforchyn H. M.

Problemy Eksploatacji

|

2003

|

tom nr 4

7-18

PL

W pracy opisano wpływ środowiska na właściwości materiałów rur reaktorowych pieca reformingu, reaktora hydrokrakingu oraz rurociągów przesyłowych i zbiorników magazynowych na ropę. Przedmiotem podjętych analiz było opracowanie metodyki pozwalającej wyznaczyć czas bezpiecznej eksploatacji urządzeń pracujących w warunkach korozji wodorowej. W tym celu przeprowadzono eksperymenty z zakresu mechaniki pękania pozwalające określić wpływ absorbowanego wodoru na własności wytrzymałościowe badanych stali.

EN

The paper describes the environmental influence on the material properties of boiler pipes in the reforming installation, shell of the hydrocracking reactor, transport pipelines and oil tankers. The objective of analysis was to elaborate methods for calculating the time of safe exploatation of the installations working in hydrogen corrosion conditions. To this end fracture mechanics method have been used to define the influence of absorbed hydrogen on strength of tested steels. It has been shown that the effective fatigue strength point, taking into account the crack closure can be used to quantify the level of degradation of materials strength. In order to define the lifetime of the materials in question it is needed to define the critical role of parameter. Below that point steel displays propensity to brittle cracking due to the hydrogen effect and exploitation is dangerous. It has been also shown that the sediment water is one of the factors causing degradation of materials of tanks and pipes as it decreases corrosion resistance and increases tendency to brittle cracking.

10

Działalność naukowa w ramach Projektu Zamawianego Komitetu Badań Naukowych "Nanomateriały metaliczne, ceramiczne i organiczne; synteza - budowa - właściwości - zastosowanie"

63%

Leonowicz M. , Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

tom R. XXIV, nr 2

50--59

PL

W listopadzie 2000 r. Komitet Badań Naukowych ustanowił projekt zamawiany "Nanomateriały metaliczne, ceramiczne i organiczne: synteza - budowa - właściwości - zastosowanie". W ramach badań nad materiałami konstrukcyjnymi analizowana jest przydatność metod dużego odkształcenia plastycznego w wytwarzaniu nanokrystalicznych metali i stopów, badane są także materiały szkło-ceramiczne na bazie Al, kompozyty na osnowie ceramicznej i nanomateriały gradientowe. Studiowane jest zastosowanie metod inżynierii powierzchni do wytwarzania materiałów nanokrystalicznych jak i nanokompozyty o osnowie polimerowej. Opracowywana jest także metoda prasowania na gorąco nanoproszków metalicznych. W obszarze materiałów funkcjonalnych są opracowywane materiały na ogniwa elektryczne, materiały magnetyczne twarde i miękkie, nanostruktury wykazujące zjawisko gigantycznego magnetooporu oraz materiały luminescencyjne. Badane są także zjawiska podstawowe, takie jak nadplastyczność nanoceramiki, procesy przemagnesowania w twardych magnetykach i zjawiska transportu jonowego w materiałach na elektrolity. W publikacji przedstawiono przegląd głównych kierunków badawczych projektu oraz wybranych osiągnięć naukowych, uzyskanych w trakcie jego realizacji w pierwszych dwóch latach.

EN

In November 2000 Polish State Comitee for Scientific Research (KBN) launched a Targeted Research Project: "Metallic, Ceramic and Organic Nanomaterials: Processing - Structure - Properties - Applications". The structural materials, covered by the project, comprise analysis of the suitability of heavy deformation routes for nanocrystallization of metals and alloys, Al-based glass-ceramics, ceramic matrix nanocomposites, gradient materials. Also surface engineering methods and polymer matrix nanocomposites are studied. Novel methods for the processing and compacting of nanomaterials are also researched. Among functional materials: materials for batteries, soft and hard magnetic materials and nanomaterials, giant magnetoresistance and light emitting materials are studied. Basic phenomena such as mechanics of superplastic deformation of ceramics, demagnetization processes in ferromagnetic nanomaterials, transport processes in ionic conductivity materials are also investigated. Overwiev of the main research direction and selected achievements of the project are presented.

11

Modelowanie wpływu kształtu i orientacji krystalograficznej ziaren na odkształcenie materiałów polikrystalicznych

63%

Spychalski M. , Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

tom R. XXIV, nr 1

32--35

PL

W pracy przeprowadzono teoretyczną analizę geometrii poślizgu w materiałach polikrystalicznych. Opracowano komputerowy model propagacji linii poślizgu. W modelu przyjęto, że polikryształ składa się z ziaren o różnym kształcie, wielkości i wydłużeniu oraz różnej orientacji krystalograficznej.

EN

In this work theoretical analysis of slip geometry was carried out. Computer model of slip line propagation was developed during the study. In this model multiplicity of grains shape, size, elongation and crystallographic orientation were assumed.

12

Relacje między wielkością ziarna ferrytu i położeniem maksimów uzyskanych metodą ciągłej transformaty falkowej na profilach przełomów technicznie czystego żelaza

63%

Kurzydłowski K. J. , Wawszczak J.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

tom Vol. 30, nr 1

22-27

PL

W pracy sprawdzono istnienie związku ilościowego pomiędzy mikrostrukturą żelaza, opisaną za pomocą średniej średnicy zastępczej da zbiorem profili Z(x) quasi-kruchych przełomów, otrzymanych w wyniku udarowego łamania w temperaturze ciekłego azotu. Przyjęto założenie, że profile Z(x) przekształcone po zastosowaniu Ciągłej Transformaty Falkowej w funkcje współczynników skali i przesunięcia C(a, b), mogą stanowić podstawę opisu cech geometrycznych przełomów na drodze analizy rozstępów pomiędzy liniami lokalnych maksimów. Termin "rozstęp" oznacza odległość pomiędzy sąsiadującymi liniami punktów o najwyższej wysokości, wyznaczanymi dla każdego profilu w całym zakresie skali i przesunięcia. Liczba mierzonych dla każdej próbki rozstępów jest iloczynem liczby linii lokalnych maksimów, zakresu skali podzielonego przez podziałkę skalowania oraz liczby profili przypadających na jeden przełom. Jako miarę cech geometrycznych przełomu przyjęto średni rozstęp maksimów. Wielkość ziarna w łamanych próbkach kształtowano za pomocą obróbki cieplno-mechanicznej, polegającej na zgniocie w procesie swobodnego spęczania na zimno i rekrystalizacji w różnych warunkach temperaturowo--czasowych. Badania udarności w temperaturze ciekłego azotu wykonano na dwóch grupach próbek różniących się geometrią dna karbu (jak dla próby Charpy V oraz zakończonych przedpęknięciem zmęczeniowym) w celu uzasadnienia tezy o dominującym wpływie mikrostruktury na kształt przełomu. Przeprowadzona analiza wymagała zastosowania odpowiednich falek (bazowej i skalowania), y/ oraz c, jak również zakresu skali a, pozwalających na właściwą rozdzielczość. Ponieważ nie istnieją skuteczne przesłanki wyboru ww. funkcji (psi otazphi) przedstawiony w pracy zestaw dotyczył falek najpopularniejszych. Stwierdzono, że jedynie falka Haara umożliwia wyznaczenie rozstępów pomiędzy liniami lokalnych maksimów z odpowiednią dokładnością. Wyniki analizy przedyskutowano w kontekście relacji między wielkością ziaren oraz cechami geometrycznymi kruchego przełomu w żelazie.

EN

The existence of the quantity relationship between of an iron microstructure described by means of the average grain diameter d in relation to the set of profiles Z(x) of quasi-brittle fractures obtained during liquid nitride temperaturę impact tests, was evaluated in the paper. It was assumed, that profiles Z(x) transformed using Continuous Wavelet Transform as the scalę and position functions C(a, b), can underlined of the geometrical features description of the fractures in the way of the gap between of the local maxima lines analysis. The "gap" concept means a distance between neighbouring lines of points with maximal heights, appointed for the each profile in all rangę of the scalę and position (Fig. 4). The number of the measured "gaps", for each sample is of the ratio of the number of local maxima lines, the rangę of the scalę parameter divided by the scalę uniform and the number of profiles per one fracture surface. The average "gap" was adapted as the measure of the geometrical attribute of the fracture. The grain size of the fractured samples was controlled by thermo-mecha-nical treatment consisted from the plastic deformation during cold heading and recrystallization in different time-temperature conditions. The cryo-impact tests were performed on the two groups of samples, which had a different geometry of notch (Charpy Test and obtained as fatigue pre-crack tip) for justified of thesis about domination of the microstructure on the fracture shape. An analysis, which was carrying out, required application of the rele-vant wavelets f and

13

Portevin-Le Chatelier effect in rolled Al-Li based alloys.

63%

Mizera J. , Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

tom R. XXII, nr 3

125-129

EN

Studies were carried out on the Portevin-Le Chatelier (PLC) effect in binary, ternary and quarternary Al-Li alloys and in the commercial 8090 alloy. The correlation between the serration characteristic, the rolling degree and the straining orientation has been analysed. The fact that the presence of the Cu-containing precipitates intensifies the PLC effects suggests, that these are primarily related to the interactions between the dislocations and the semi-coherent T1(Al2CuLi) precipitates. The analysis of the PLC effect in AlLi alloys shows that the serrations in the stress-strain curve exhibit a profund degree of anisotropy. Most pronounced PLC effects are observed along the rolling and transverse directions.

PL

Analizie poddano zjawisko Portevin-Le-Chatelier (PLC) w modelowych (dwu-, trój- i czteroskładnikowym) oraz przemysłowym (8090) stopie na osnowie Al-Li. Badano zależność pomiędzy charakterem oscylacji a stopniem zgniotu i anizotropią blach. Obecność w mikrostrukturze badanych stopów wydzieleń zawierających Cu wzmacniających zjawisko PLC sugeruje, że jest ono głównie związane z oddziaływaniem pomiędzy dyslokacjami a półkoherentnymi wydzieleniami T1(Al2CuLi). Analiza zjawiska PLC w stopach na osnowie Al-Li wykazała, że oscylacje na krzywej rozciągania charakteryzują się dużym stopniem niejednorodności. Najintensywniejsze efekty PLC zaobserwowano w próbkach wyciętych wzdłuż kierunku walcowania i kierunku poprzecznego blachy.

14

Nanomateriały budowlane

63%

Czarnecki L. , Kurzydłowski K. J.

Materiały Budowlane

|

2012

|

tom nr 5

76-78

15

Opis gradientu tekstury na grubości blachy przemysłowego stopu Al-Li

63%

Mizera J. , Kurzydłowski K. J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2004

|

tom Vol. 71, nr 7-8

390-393

PL

Celem pracy była analiza tekstury na grubości blachy przemysłowego stopu Al -Li (8090). Wyniki badań pozwalają na wyciągnięcie następujących wniosków: -występuje znaczny gradient morfologii i orientacji ziaren oraz dezorientacji granic ziaren na grubosci blachy, ze względu na obecność gradientu pomiar tekstury morfologicznej i krystalicznej tylko na jednej z płaszczyzn blachy (z reguły w połowie jej grubosci) nie jest reprezentatywny dla całej objętości materiału: istniejące modele opisujące odkształcenie plastyczne materiałów polikrystalicznych nie są w stanie przewidzieć poprawnie anizotropie ich właściwości bez uwzglęnienia rzeczywistego gradientu tekstury krystalicznej i morfologicznej.

EN

The aim of the present study was to determine trough - thickness texture gradient of the commercial Al - Li alloy (8090). The obtained results revelated a significant texture and disorientation of grain boundaries gradient. This gradient implies that mid - section measurements are not representative to the bulk material. As a result the models of the plastic deformation of polycrystals materials should be modified to take into account the true texture which varies across the rolled sheet thickness. This is particular applies to anisotropy of plastic deformation.

16

On the mechanisms of nanograins formation in cold-plastic deformation conditions

63%

Kurzydłowski K. J. , Richert M.

Inżynieria Materiałowa

|

2005

|

tom Vol. 26, nr 4

189-193

EN

The mechanisms of formation of nanometric microstructure in bulk nanomaterials, produced by severe plastic deformation, till now are not sufficiently recognized. In the investigations performed by the Cyclic Extrusion Compression Method (CEC), Equal Channel Angular Extrusion (ECAE) and Hydrostatic Extrusion (HE), it has been found that large deformations lead to the formation of numerous intersecting microbands, characterized very Iow width, from over a dozen or so to the several dozen nanometers. These microbands exhibit large misorientation to the surrounding materials and between themselves. This feature makes them the specific, element of microstructure, precursor of nano-metric grains. Intersections of the microbands lead to the formation of nanometric microvolumes, enveloped by the large misorientation boundaries. The presented idea of formation of nanometric structure in the bulk nanomaterials, through the mechanism of intersection of the specific microbands with the nanometric width, has been confirmed by the numerous observations and broader qualitative and quantitative investigations of the microstructure parameters.

PL

Mechanizmy formowania struktury nanometrycznej w litych materiałach poddanych dużym odkształceniom plastycznym nie są do tej pory do końca rozpoznane. W badaniach prowadzonych przy użyciu metody Cyklicznego Wyciskania Ściskającego {CWS) oraz Wyciskania Hydrostatycznego {HE) i Równokanałowego Wyciskania Kątowego (ECAE), stwierdzono, że niekonwencjonalnie duże odkształcenia prowadzą do wytworzenia dużej liczby, wzajemnie przecinających się mikropasm, charakteryzujących się bardzo małą szerokością, wynoszącą od kilkunastu do kilkudziesięciu nanometrów. Tego typu mikropasma wykazują dużą dezorientację w stosunku do otaczającego ich materiału i pomiędzy sobą. Ta cecha czyni je specyficznym, odrębnym, pod względem orientacji, elementem struktury, prekursorem nanometrycznych ziaren. Wzajemne przecinanie się tego typu mikropasm prowadzi do formowania objętości o rozmiarach nanometrycznych, ograniczonych granicami dużego kąta. Przedstawiona idea formowania nanometrycznej struktury, w litych nanomateriałach, poprzez mechanizm wzajemnego przecinania się specyficznych mikropasm o nanometrycznej szerokości, została potwierdzona licznymi obserwacjami i obszernymi jakościowymi i ilościowymi badaniami parametrów mikrostruktury.

17

Numerical calculation of the thermal conductivity coefficient in diamond-copper composite

51%

Boguszewski T. , Ciupiński Ł. , Kurzydłowski K. J.

Kompozyty

|

2008

|

tom R. 8, nr 3

232-235

EN

Metal-ceramic composites are becoming widely used in electronic and power generation industries. Applications of these composites are driven by their mechanical and physical property combined with economic price. One of the key properties in this context is their capacity for heat transfer. Diamond-copper composite was chosen for calculation because of very high coefficient of thermal conductivity and small decrease of mechanical properties under high temperature. Analytical results give solution of the thermal conductivity for case with only one particle in composite. Numerical analysis was appropriate to have results for more complex cases. Three model of representative unit volume with one isotropic particle was prepared to calculate cases with standard and high density of the particles. One model with real distribution of particles, which was generated by Micrometer program was used to compare results. In this work analysis of structure and features of phases composite was considered in order to study heat transfer phenomena. Models of three phases composite matrix, filler and interface with discontinuities were analysed. Distance between particles was also considered. Additionally, influence of the increased ambient temperature on thermal conductivity was presented. Analysis of the results indicate to volume fraction of the diamond phase, volume fraction of the discontinuity in interface layer and distance between diamond particles as the most important variable for conductivity. Obtained results for high thermal conductivity composites processing could be used to determine optimal phases characteristic and distance between particles.

PL

Kompozyty metal-ceramika są coraz szerzej stosowanym materiałem w przemyśle elektronicznym i energetycznym. Ich popularność wynika z możliwości uzyskania unikatowych cech łączących właściwości mechaniczne i fizyczne przy zachowaniu akceptowalnej ceny. W pracy skupiono uwagę na właściwościach termicznych kompozytu, a szczególnie materiałów o wysokich wartościach przewodnictwa cieplnego. Do obliczeń modelowych wybrano kompozyt miedź-diament charakteryzujący się wysokim współczynnikiem przewodzenia ciepła, którego właściwości mechaniczne nie ulegają znaczącej degradacji w wysokich temperaturach. Dostępne rozwiązania analityczne pozwalają na wyznaczenie współczynnika przewodzenia ciepła kompozytu dla przypadku z pojedynczą cząstką, w którym nie dochodzi do oddziaływania między cząstkami. Do wyznaczenia przewodności cieplnej w bardziej złożonych przypadkach użyteczna jest analiza numeryczna, którą posłużono się w niniejszej pracy. Zastosowano metodę elementów skończonych, wykorzystując komercyjny pakiet Ansys. Do obliczeń użyto modelu komórki elementarnej z cząstką izotropową. Zastosowano dwa modele o różnym stopniu gęstości ułożenia cząstek oraz jeden model ze strukturą wygenerowaną w programie Micrometer o parametrach struktury odpowiadającej rzeczywistym kompozytom. Kluczowym parametrem w tego typu kompozytach jest dobór odpowiedniego udziału objętościowego poszczególnych faz. W pracy przedstawiono analizę wpływu struktury, właściwości poszczególnych faz oraz odległości między cząstkami na przewodność cieplną kompozytu przy uwzględnieniu właściwości fazy pośredniej oraz wpływ nieciągłości połączenia cząstka-osnowa. Dodatkowo przedstawiono wyniki analizy wpływu podwyższonej temperatury otoczenia na przewodność kompozytu. Otrzymane wyniki mogą posłużyć do optymalnego doboru składników i struktury, co pozwoli uzyskać założone wymagane właściwości kompozytu.

18

Mikrostrukturalne uwarunkowania wytrzymałości na ściskanie infiltrowanych kompozytów ceramiczno-elastomerowych

51%

Babski K. , Boczkowska A. , Szafran M. , Kurzydłowski K. J.

Kompozyty

|

2008

|

tom R. 8, nr 3

285-290

PL

Przedstawiono wybrane właściwości mechaniczne kompozytów ceramiczno-elastomerowych wyznaczone podczas ściskania. Badane kompozyty wytwarzane były w procesie infiltracji porowatej ceramiki SiO2 elastomerem poliuretanowym. Do wytwarzania kompozytów wykorzystano trzy typy ceramiki porowatej o różnej wielkości porów, dzięki czemu uzyskano kompozyty różniące się mikrostrukturą oraz właściwościami mechanicznymi. W badaniach zastosowano dwie prędkości ściskania i opisano wpływ szybkości odkształcania na właściwości badanych kompozytów. W pracy wskazano charakterystyczne etapy ściskania badanych kompozytów oraz podjęto próbę ich interpretacji w powiązaniu z opisem etapów niszczenia mikrostruktury. Stwierdzono, że właściwości kompozytów pod obciążeniami ściskającymi są silnie zależne zarówno od typu mikrostruktury, jak i od szybkości odkształcania, a wyznaczone wartości energii pochłanianej przez kompozyty mogą być porównywane z danymi dla materiałów wykorzystywanych na szok-absorbery opisywane w literaturze.

EN

The present work concerns mechanical properties of ceramic-elastomer composites under compressive loads. The ceramic-elastomer composite investigated here have a microstructure of percolated phases. Such composites exhibit high initial strength and stiffness with the ability to sustain large deformations due to combining the ceramic stiffness and rubbery elasticity of elastomer. The microscopic observations reveal that the pores of matrix are fully filled with the elastomer. The porous ceramic matrix was sintered from SiO2 powders with controlled particles diameter. Since the stress-strain curve in compression for composites has a nonlinear characteristic, specific loading stages can be identified during straining. These stages are related to the type of the microstructure damage. The recognized stages are: I - elastic region, II - stable non localized microcracking, III - localized microcracking, IV - microcracking, fragmentation and straining of the elastomer. The observed plateau stress at large deformations implies that such composites can be used as a strain energy absorber. The mechanical properties in compression test were estimated in terms of: maximum compressive strength (initial maximum peak force), apparent modulus of elasticity (linear part of the stress-strain curve), the flow stress at 25% of strain. The absorbed energy was calculated as the area beneath the loading-unloading stress-strain curve. The compression tests reveal a significant difference in mechanical properties depending on composite microstructure and straining rate. It was found that the maximum compressive strength, relative modulus of elasticity and stresses at plateau region depends mainly on composite microstructure. The straining rate has a significant effect on relative modulus of elasticity and partly affects the maximum compressive strength and stresses at plateau region. It was found that ceramic-elastomer composites effectively absorb the energy at comparable value and have stress-strain characteristic similar to some aluminium foams or energy absorbing structures. In order to evaluate the complex usability of the composites as a potential shock absorbing material, the composites are currently investigated at higher straining rates.

19

Właściwości mechaniczne światłoutwardzalnych kompozytów zbrojonych mikro- i nanocząstkami

51%

Andrzejczuk M. , Lewandowska M. , Kurzydłowski K. J.

Kompozyty

|

2005

|

tom R. 5, nr 1

75-78

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu mikro- i nanocząstek ceramicznych na właściwości mechaniczne kompozytów ceramiczno-polimerowych przeznaczonych na stałe wypełnienia stomatologiczne. Średnia wielkość cząstek mikrowypełniacza wynosiła kilka žm, natomiast nanowypełniacza około 40 žm. Określono wpływ ilości wprowadzonego wypełniacza ceramicznego na wytrzymałość na zginanie, moduł Younga, mikrotwardość HVO,2 (rys. 1). Stwierdzono, że wzrost zawartości mikrowypełniacza powoduje wzrost właściwości mechanicznych kompozytów. Zauważono również, że dodatek nanokrzemionM ma pozytywny wpływ na parametry mechaniczne kompozytu, ale tylko wtedy, gdy wprowadzone cząstki nanowypełnłacza poddane były wcześniej obróbce powierzchniowej, mającej na celu lepsze połączenie ich z osnową polimerową (rys. 2). Przeprowadzone badania pozwoliły na ustalenie optymalnego udziału nanowypemiacza w kompozycie na poziomie 10-15%. Dodatek 20% nanokrzemionki spowodował wyraźne pogorszenie właściwości mechanicznych. Było to wynikiem aglomeracji nanocząstek występującej przy większych udziałach nanowypemiacza, co zostało potwierdzone podczas obserwacji przełomów kompozytów przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego (rys. 3).

EN

The aim of this work was to study the influence of ceramic micro and nanoparticles on the mechanical properties of the composites. A series of ceramic-polymer composites used for permanent fillings was fabricated. Ceramic glass of an average particle size of a few žm and nanosilica of the average particle size of 40 žm were used as the fillers. The influence of the amount of inorganic filler on the mechanical properties such as the flexural strength, Young modulus and microhardness HV0.2 was determined (Fig. 1). It was found that an increase of the volume fraction of the filler leads to a significant improvement of the mechanical properties of the composites. Figure 2 shows the influence of the nanofiller (nanosilica) and its surface treatment on the mechanical properties of the composites that contain both micro and nanofillers. The addition of nanosilica improves the mechanical properties of the composite, but only when the nanoparticles are surface treated. Otherwise, the mechanical properties are drasticaly worsened. The optimum concctration of nanoparticles was estimated at 10-15%. At 20% of nanosilica, the mechanical properties of the composite are worse than those obtained at smaller amounts of n-SiO2. This may be due to the fact that at greater n-SiO2 amounts, the nanoparticles may aglomerate. This suggestion was confirmed by SEM observations of the fracture surface. Figufe 3 shows examples of the fracture surfaces of the composite with 60% of glass particles (a, b) and the composite with 40% of glass particles plus 20% of nanosilica (c,d). Further research will be aimed at avoiding the aglomeration of nanoparticles.

20

The influence of carbon roving impregnation technology on the structure and properties of carbon-epoxy composites

51%

Rodziewicz M. , Awietjan S. , Boczkowska A. , Kurzydłowski K. J.

Kompozyty

|

2005

|

tom R. 5, nr 1

25-29

EN

The results of the studies are the part of experimental work upon carbon-epoxy composites (CFRP) reinforced with uni-directional roving (TJD) for aeronautical applications. These types of composites are used for wing spars of gliders production. The aim of research was to develop a new composite materials for 18-meter class glider construction. To realize a competitive glider in this class, a very high strength as well as lightweight material is needed. Only carbon-epoxy composites possess such properties. The influence of roving impregnation devices technology on structure and properties of composites has been investigated. A series of roving impregnation devices has been made and modified to obtain composites with uniform structure and good mechanical properties. Two types of impregnation devices were used in this work for composites production. These can be divided into two groups: vacuum devices and roller devices. This division shows the main principle, which the device uses to impregnate and deaerate roving in particular groups. The structure of obtained composites has been controlled with reflected light microscope. It has been found that observations of the sections made perpendicular to fibers layout direction give rather representative image of composites structure. Structural observations allowed evaluation of used production methods and their influence upon composite quality. The aim of the study was to fulfill Joint Airworthiness Requirements JAR-22 Gliders and Motor Gliders. During the tests these requirements were fulfilled and compression strength of over 800 MPa at 54°C has been obtained.

PL

Wyniki prowadzonych badań stanowią część prac badawczych kompozytów węglowo-epoksydowych (CFRP) zbrojonych rovingiem o ułożeniu jednokierunkowym (UD). Przeznaczeniem tego typu struktur kompozytowych są konstrukcje lotnicze. Kompozyty zbrojone włóknem rovingowym są stosowane do wytwarzania pasów dźwigarów skrzydeł w szybowcach. Celem badań było opracowanie nowych materiałów kompozytowych do konstrukcji szybowców klasy 18-metrowej. Do wykonania konkurencyjnego szybowca w tej klasie potrzebny jest materiał o szczególnie wysokich właściwościach wytrzymałościowych, a jednocześnie jak najlżejszy. Warunki takie spełniaj;) jedynie kompozyty węglowo-epoksydowe. Badano wpływ urządzeń zastosowanych do impregnacji rovingu na strukturę i właściwości uzyskiwanych kompozytów. Wykonano szereg urządzeń do impregnacji (rys. rys. 1-4) i poddano je modyfikacji tak, by wytwarzać coraz to lepsze kompozyty. Strukturę kompozytów kontrolowano przy użyciu mikroskopu świetlnego odbiciowego (rys. 8). Dążono do spełnienia wymagań postawionych w przepisach technicznych budowy szybowców JAR-22. Opracowano urządzenie, dzięki któremu udało się spełnić te wymagania, uzyskano wytrzymałość kompozytu na ściskanie w temperaturze 54°C powyżej 800 MPa (rys. 7).