Badania i analiza właściwości cieplno-fizycznych spieku 90W-7Ni-3Fe

• Autorzy: Panas A. J. , Terpiłowski J. , Majewski T.

Warianty tytułu

EN

Investigation and Complex Analysis of 90W-7Ni-3Fe Sintered Alloy Thermophysical Properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych oraz kompleksowej analizy właściwości cieplno-fizycznych (termofizycznych) spieku o składzie 90% W, 7% Ni i 3% Fe. Badany materiał, wytwarzany metodą spiekania z udziałem fazy ciekłej, ma niejednorodną strukturę kompozytu dyspersyjnego z fazą wiążącą w postaci stopu o składzie 53% Ni, 23% Fe i 24% W wypełnioną quasi-sferycznymi cząstkami wolframu. W badaniach doświadczalnych określono charakterystyki termiczne ciepła właściwego w zakresie temperatury od -15°C do 600°C, liniowej rozszerzalności cieplnej i wydłużenia względnego w zakresie od 20°C do 1120°C oraz dyfuzyjności cieplnej w zakresie od 20°C do 670°C. Doświadczenia wykonano za pomocą mikrokalorymetru skaningowego (DSC), dylatometru interferencyjnego oraz stanowiska do badań dyfuzyjności cieplnej metodą impulsowego powierzchniowego wymuszenia laserowego. W pracy przedstawiono reprezentatywne charakterystyki poszczególnych właściwości termofizycznych dla zakresu temperatury od 20°C do 600°C, który odpowiada obszarowi wspólnemu dla wszystkich wykonanych doświadczeń. Analizę uzupełniono wynikami predykcji przewodności elektrycznej, a także dodatkowymi badaniami gęstości wykonanymi metodą wypornościową.

EN

Results of experimental investigation followed by complex thermophysical property analysis of 90W-7Ni-3Fe tungsten heavy alloy (WHA) have been discussed. The alloy was manufactured by sintering in a vacuum. It shows the structure of a dispersed composite with 53Ni-23Fe-24W matrix and tungsten quasi-spherical particle filling. The experimental studies included differential scanning calorimetry (DSC), laser interferometry, and laser flash (LF) measurements of a specific heat, thermal expansivity and thermal diffusivity, respectively. The DSC measurements have been performed within the temperature range from -15°C to 600°C, the dilatometric from 20°C to 1120°C, and the LF from 20°C do 670°C. These results have been supplied by a density measurement. The experiments revealed two reversible phase transitions at about 250°C and about 700°C. The raw experimental data of all investigated thermophysical parameters have been fitted applying B-spline approximation. As a result, C1 class thermal characteristics have been obtained for the specific heat (SH), the coefficient of a linear thermal expansion (CLTE) and the thermal diffusivity (TD). Next, the thermal conductivity (TC) within the temperature interval from 20°C to 600°C has been calculated. Finally, the electrical conductivity has been predicted using the Widemann-Franz-Lorentz equation from the TC results.

Słowa kluczowe

PL

właściwości termofizyczne; dyfuzyjność cieplna; przewodność cieplna; liniowa rozszerzalność cieplna; ciepło właściwe; spieki ciężkie; metale ciężkie

EN

thermophysical properties; thermal diffusivity; thermal conductivity; thermal expansivity; heat capacity; tungsten heavy alloys

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 59, nr 3
• Strony: 307--328
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Panas A. J.

autor

Terpiłowski J.

autor

Majewski T.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechatroniki, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] A. Upadhyaya, Materials Chemistry and Physics, 67, 2001, 101-110.
• [2] A. J. Panas, J. Terpiłowski, T. Majewski, Biul. WAT, 57, 3, 2008, 361-380.
• [3] Y. Yang, H. Lianxi, W. Erde, Materials Science and Engineering A, 435-436, 2006, 620-624.
• [4] T. Majewski, W. Michałowski, J. Piętaszewski, Biul. WAT, 58, 2, 2009, 189-200.
• [5] A. J. Panas, J. Terpiłowski, T. Majewski, Biul. WAT, 57, 3, 2008, 361-380.
• [6] A. J. Panas, J. Terpiłowski, T. Majewski, Investigation of Thermophysical Properties of 53Ni-23Fe-24W Matrix Phase Component of WHA, 18th European Conference on Thermophysical Properties, August 31-September 4, 2008, Pau, France, 349-350.
• [7] J. Terpiłowski, A. J. Panas, T. Majewski, Biul. WAT, 58, 2, 2009, 363-375.
• [8] A. J. Panas, B-spline Processing of 90W-7Ni-3Fe WHA Dilatometric Data, Thermophysics 2008 Proceedings, Kocovce, October 16th-17th 2008, Vydavatel'stvo STU, Bratislava, 2008, 119-130.
• [9] A. J. Panas, Wysokorozdzielcze termicznie badania rozszerzalności liniowej : dylatometryczna analiza termiczna, WAT, Warszawa, 1998.
• [10] A. J. Panas, Analiza błędów dynamicznych w badaniach charakterystyk termicznych właściwości termofizycznych lotniczych materiałów konstrukcyjnych : badania doświadczalne materiałów wzorcowych z przemianą fazową. Sprawozdanie z PBW 725/WAT/2000, WAT, Warszawa, 2001.
• [11] J. L. McNaughton, C. T Mortimer, Differential Scanning Calorimetry, Perkin-Elmer : reprinted from IRS, Physical Chemistry Series, 2, 1975, vol. 10, published by Butterworths, London.
• [12] G. K. White, M. L. Minges, Int. J. Thermophysics, 18, 5, 1997, 1269-1327.
• [13] W. W. Wendlandt, Thermal Analysis, John Wiley & Sons, New York, 1986.
• [14] A. J. Panas i in., Thermal Conductivity 26/Thermal Expansion 14, Dinwiddie R. B., Mannello R. eds., DEStech Publications, Inc., Lancaster PA, 2005, 530-539.
• [15] C. Y. Ho, R. E. Taylor, Thermal Expansion of Solids, ASM International, Materials Park, 1998.
• [16] W. J. Parker, R. J. Jenkins, C. P. Butler, G. L. Abbot, Journal of Appl. Phys., 32, 1961, 1679-1685.
• [17] J. Terpiłowski, Archives of Thermodynamics, 24, 1, 2003, 59-80.
• [18] Y. S. Touloukian, C. Y. Ho, Properties of selected ferrous alloying elements, CINDAS Data Series on Material Properties, III-1, McGRAW-Hill, New York, 1976.
• [19] W. M. Rohsenow, P. J. Hartnett, Y. I. Cho, Handbook of Heat Transfer, McGraw-Hill, 1998.
• [20] E. Tyrkiel, Termodynamiczne podstawy materiałoznawstwa, PWN, Warszawa, 1987.
• [21] E. Lassner, W.-D. Schubert, Tungsten. Properties, Chemistry, Technology of the Element, Alloys and Chemical Compounds, Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 1999.
• [22] A. J. Panas, Archives of Thermodynamics, 24, 4, 2003, 47-65.
• [23] K. Raznjević, Tablice cieplne z wykresami, WNT, Warszawa, 1966.
• [24] K. D. Maglić, A. Cezairliyan, V. E. Peletsky, eds., Compendium of Thermophysical Property Measurement Methods, Plenum Press, New York, 1984.
• [25] S. Wiśniewski, Wymiana ciepła, PWN, Warszawa, 1980.
• [26] G. Grimvall, Thermophysical Properties of Materials, Elsevier Sc. Publ. B. V., Amsterdam, 1986.
• [27] R. Schultze, Fizyka metali, PWN, Warszawa, 1982.
• [28] M. Kaviany, Heat Transfer Physics, Cambridge University Press, Cambridge, 2008.
• [29] G. K. White, M. L. Minges, Int. J. Thermophysics, 18, 5, 1997, 1269-1327.
• [30] A. J. Panas, High Temperatures - High Pressures, 30, 1998, 683-688.
• [31] A. J. Panas, D. Panas, High Temperatures - High Pressures, 38, 2009, 63-78.
• [32] V. L. Sedov, Antiferromagnetizm Gamma-Zheleza. Probliema Invara, Moskva, Nauka, 1987.