Zastosowanie metody EPR w badaniach wybranych materiałów stosowanych na rdzenie i formy ceramiczne do odlewów precyzyjnych

• Autorzy: Rogalska Iwona

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2024.6.4

Warianty tytułu

EN

Application of the EPR method in the study of selected materials used for cores and ceramic molds in precision casting

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wykazano przydatność metody elektronowego rezonansu paramagnetycznego (zwanego dalej EPR) do oceny defektów i zanieczyszczeń jonami Cr i Fe w materiałach stosowanych na rdzenie i formy ceramiczne do odlewów precyzyjnych. Przeprowadzono badania mające na celu poprawę jakości rdzeni i form ceramicznych, co bezpośrednio wpływa na jakość finalnego produktu do bezpośredniego zastosowania w przemyśle lotniczym. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów zależności temperaturowych widm elektronowego rezonansu paramagnetycznego proszków Al2O3, ZrO2 oraz mulitu w ykryto zanieczyszczenia domieszkami magnetycznymi, k tóre dla standardowych metod, np. dyfrakcji rentgenowskiej, są niezauważalne. Przeprowadzone badania wykazały, że spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego jest uniwersalną techniką, umożliwiającą uzyskanie cennych informacji dotyczących różnorodnych układów paramagnetycznych. Sprzyjają temu: wysoka czułość pomiarowa, selektywność, stosunkowo krótki czas pomiaru, a także nieskomplikowana preparatyka próbek.

EN

The effectiveness of the electron paramagnetic resonance (EPR) method in detecting defects and Cr, Fe ion contamination in materials used for ceramic cores and molds in precision casting was demonstrated. Research was conducted to enhance the quality of these ceramic cores and molds, directly impacting the final product’s quality for use in the aviation industry. By analyzing the temperature-dependent EPR spectra of Al2O3, ZrO2, and mullite powders, magnetic impurities were identified that are undetectable by standard methods, such as X-ray diffraction. The studies showed that EPR spectroscopy is a versatile technique that provides valuable information on various paramagnetic systems. This is due to its high measurement sensitivity, selectivity, relatively short measurement time, and straightforward sample preparation.

Słowa kluczowe

PL

elektronowy rezonans paramagnetyczny; proszki ceramiczne; odlewy precyzyjne

EN

electron paramagnetic resonance; ceramic powders; precision castings

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 45, nr 6
• Strony: 24--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Rogalska Iwona

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Uniwersytet Rzeszowski, Rezszów

• https://orcid.org/0000-0002-9827-2156

Bibliografia

• [1] Jurczyk M., Jakubowicz J.: Nanomateriały ceramiczne, Wyd. Politechniki Poznańskiej (2004).
• [2] Kuang X.Y.: Analysis of the electron paramagnetic resonance zero-field splitting for Fe3+ in sapphire. Phys. Rev. B 1 (36) (1987) 712–714.
• [3] McClure D.S.: Comparison of the crystal fields and optical spectra of Cr2O3 and ruby. J. Chem. Phys. 38 (9) (1963) 2289–2294.
• [4] Buzare J.Y., Silly G., Klein J., Scholz G., Stosser R., Nofz M.: Electron paramagnetic resonance investigations of α-Al2O3 powders doped with Fe3+ ions. Experiments and simulations. J. Phys. Condens. Matter 14 (43) (2002) 10331.
• [5] Kulig D., Gieszczyk W., Stefaniuk I., Rogalska I., Marczewska B., Bilski P.: Study of impurities in alpha-Al2O3 powders and crystals using EPR spectroscopy. Chin. J. Phys. 55( 5) (2017) 2100–2105.
• [6] Oziębło A., Konopka K., Kurzydłowski K. J., Szafran M., Bobryk E.: Odporność na pękanie kompozytów Al2O3-Fe otrzymanych metodą odlewania z ceramicznych mas lejnych. Kompozyty 3 (7) (2003).
• [7] Stjernberg J., Antti M.-L., Ion J.C., Lindblom B.: Lab scale study of the depletion of mullite/corundum-based refractories trough reaction with scaffold materials. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. (18) (2011) 222004.
• [8] Kobylanska-Szkaradek K., Gryczynska J.: Thermal stresses in the ZrO2-Y2O3 ceramic coating deposited by plasma spraying method on the nickel base super –allom. Inż. Mat. 3 (4) (2007) 179–182.
• [9] Zawada A., Boczkowska A., Ziemkowska W., Kunicki A., Pietrzykowski A., Olszyna A.: Preparatyka nanocząstek Al2O3 do otrzymywania nanokompozytów poliuretanowych. Composites 6 (2006) 79-84.
• [10] Sołgała A., Kunicki A., Olszyna A.: Wpływ modyfikatora prekursora tlenku glinu na morfologię otrzymanego nanoproszku Al2O3. Ceram. Mat. 60 (2008) 262–265.
• [11] Zych Ł., Haberko K., Bućko M.M., Rutkowski P., Trybalska B., Piekarczyk J., Lach R.: Wpływ nanometrycznych cząstek tlenku cyrkonu na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne spieków tlenku glinu. Ceram. Mat. 60 (4) (2008) 254–257.
• [12] Łodziana Z.: Własności tlenku glinu na podstawie obliczeń komputerowych. Rozprawa habilitacyjna, Kraków (2004).
• [13] Bućko M.M., Pyda W., Grabowski G., Pędzich Z.: Influence of the inclusion shape on thermal stresses in a cubic ZrO2-Al2O3 composite. Kompozyty 6 (3) (2006) 9–64.
• [14] Rogalska I.: Spektroskopia elektronowego rezonansu magnetycznego domieszek pierwiastków z grupy żelaza w proszkach Al2O3, ZrO2 oraz w nanocząstkach PbI2. Praca doktorska, Rzeszów (2017).
• [15] Dziliński K., Kaczmarzyk T., Jackowski T.: EPR spectroscopy of iron azaporphyrins. CTB 33 (A) (2010) 55–60.
• [16] Stefaniuk I., Potera P., Cebulski J.: The EPR measurements of Al2O3 powders and mullites used in aerospace industry for cores and shapes. CTB 33 (A) (2010) 227–230.
• [17] Stefaniuk I., Potera P., Rogalska I., Cieniek B.: The multifrequency EPR measurements of mullite and Al2O3 powders used in aerospace industry, mat konf. IN-TECH, Budapest (2013).
• [18] Stefaniuk I., Rogalska I.: Application of the EPR method for the study of the impurities in the powders used in ceramic cores and forms in the aerospace industry, JMTI 2(1) (2014) 8–16.
• [19] Stefaniuk I., Rogalska I.: EMR study and superposition model analysis of Cr3+ and Fe3+ impurity ions in mullite powders used in aerospace industry. Nukleonika 60 (3) (2015) 399–403.