BazTech - Yadda

1

Dynamic non-linear Mohr-Coulomb strength criterion for hybrid basalt-polypropylene fibre-reinforced concrete under impact loading

Fu Qiang, Xu Wenrui, Huang Daguan, He Jiaqi, Zhang Lu, Kou Hailei, Niu Ditao

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 3

95--113

EN

Variations in the dynamic triaxial strength of hybrid basalt–polypropylene fibre-reinforced concrete (HBPRC) with strain rate and confining pressure were investigated, and a dynamic non-linear Mohr–Coulomb (M–C) strength criterion for HBPRC was established. The results showed that the dynamic strength of HBPRC increased non-linearly with the strain rate and confining pressure; however, the strain rate effect decreased with an increase in the confining pressure. The restraint effect of the basalt fibre and polypropylene fibre on the cracks enhanced the strain rate effect of the dynamic strength of concrete. The cohesion of HBPRC increased with the strain rate and confining pressure but decreased with an increase in the amount of fibre monofilaments. However, the internal friction angle showed a reverse trend. The established dynamic non-linear M–C strength criterion reflected the relationship of the dynamic strength of HBPRC with the confining pressure and strain rate, as well as the effect of fibre content on dynamic strength. The less average standard deviation and the tangential relationship between the strength envelope and the Mohr’s circle of stress demonstrated the applicability of the established dynamic non-linear M–C strength criterion.

2

Zmiana paradygmatu badań w spektroskopii mechanicznej ciał stałych i powstanie wysokorozdzielczej spektroskopii mechanicznej, HRMS

Magalas Leszek

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2020

|

Vol. 87, nr 4

87--98

PL

Przedstawiono wybrane przykłady zastosowań spektroskopii mechanicznej w inżynierii materiałowej zwracając uwagę na wybrane aspekty historyczne dotyczące powstania i rozwoju tej metody badań. Zwrócono uwagę na zjawisko wolniejszej dyfuzji atomów węgla w skondensowanych atmosferach Cottrella w odkształconych stopach żelaza oraz odkrycie w 2018 roku nowego mechanizmu umocnienia stopów wysokoentropowych oraz badania odwracalnej przemiany martenzytycznej w stopach z pamięcią kształtu. Przedstawiono również wyniki eksperymentalne ilustrujące powstanie na Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie wysokorozdzielczej spektroskopii mechanicznej HRMS.

EN

We present a brief review of selected applications of mechanical spectroscopy in Materials Science. Diffusion of carbon atoms in Cottrell atmosphere in deformed iron-based alloys is discussed. We then outline a new strengthening mechanism of high-entropy alloys discovered in 2018 and study of reversible martensitic transformation in shape memory alloys. Low-frequency mechanical loss spectra illustrate the advent of high-resolution mechanical spectroscopy, HRMS, developed at AGH University in Kraków.

3

The influence of the repose angle and porosity of granular plant materials on the angle of internal friction and cohesion

Wójcik A., Frączek J.

Tribologia

|

2017

|

nr 5

117--123

EN

Internal friction in granular plant materials is a very complex phenomenon. This is due to a vast number of factors that determine the behaviour of these materials. This article looks at exploring the impact of porosity, the repose angle, and moisture on the value of the internal friction angle and cohesion. Statistical analysis showed that the influence of the examined factors on the parameters of friction is statistically significant. Nonlinear estimation was performed, which allowed developing functions describing the mentioned relationship, for which the goodness-of-fit (depending on the material type) ranged from 0.813 to 0.915 for the internal friction angle and from 0.748 to 0.963 in the case of cohesion. It has been found that internal friction and cohesion need further research that will take into account additional factors defining the examined material in a more accurate manner.

PL

Tarcie wewnętrzne roślinnych materiałów ziarnistych jest zjawiskiem bardzo złożonym. Wynika to z dużej ilości czynników determinujących zachowanie się tych materiałów. W artykule podjęto próbę określenia wpływu porowatości, kąta usypu oraz wilgotności na wartość kąta tarcia wewnętrznego i kohezję. Analiza statystyczna wykazała istotność wpływu badanych czynników na parametry tarcia. Przeprowadzono estymację nieliniową, która pozwoliła na zaproponowanie funkcji opisujących wspomnianą zależność, dla których uzyskano współczynnik dopasowania (w zależności od rodzaju materiału) od 0.813 do 0.915 dla kąta tarcia wewnętrznego oraz od 0.748 do 0.963 dla kohezji. Stwierdzono, że zarówno w przypadku kąta tarcia wewnętrznego, jak i kohezji należy prowadzić dalsze badania, uwzględniając dodatkowe czynniki, w sposób dokładniejszy charakteryzujące badany materiał.

4

Professor Robert Schaller: Zener Medalist

Mari D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 1

5--6

EN

The following is the text of an oral presentation delivered at the Zener Medal Award ceremony in Hefei on 23 September 2015.

PL

Poniżej znajduje się tekst ustnej prezentacji wygłoszonej podczas ceremonii wręczenia medali Zenera w Hefei w dniu 23 września 2015 r.

5

Professor Qing-Ping Kong: Zener Medalist

Magalas L. B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 1

7--8

EN

The following is the text of an oral presentation delivered at the Zener Medal Award ceremony in Hefei on 23 September 2015.

PL

Poniżej znajduje się tekst ustnej prezentacji wygłoszonej podczas ceremonii wręczenia medali Zenera w Hefei w dniu 23 września 2015 r.

6

Andrew Granato: A Memorial Tribute

Magalas L. B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 1

1--4

EN

The following Is the text in memory of the late Andy Granato, professor in physics and materials science.

PL

Ten tekst poświęcony jest pamięci zmarłego Andy'ego Granato profesora fizyki i materiałoznawstwa.

7

Change of internal friction on aluminium alloy EN AC 51200 depending on temperature

Uhricik M., Dresslerova Z., Soviarova A., Palcek P.

Production Engineering Archives

|

2015

|

Vol. 6, No. 1

17--20

EN

The article is focused on the analysis of changes in the dependence on temperature on the aluminium alloy EN AC 51200 (10,1% Mg, 1,32% Si and 0,43% Mn) by internal friction. Internal friction is a property of the material measured on the ultrasonic resonant apparatus at a frequency of about f = 20470 Hz. The measured temperature range was from 50 °C up to 420 °C. The precise measurement of the internal friction can be monitored on an ongoing process by structural changes and various mechanisms that prevent these changes.

8

Friction curves transformation of non-Newtonian fluids in coils

Matras Z.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2015

|

Y. 112, iss. 1-M

39--48

EN

The transformation of pseudo-Newtonian dimensionless numbers: Re and fs, describing flow of power-law non-Newtonian fluids in circularly curved tubes, has been done. It has been shown that the multi-parameter friction curves of power-law non-Newtonian fluid can be described, in new dimensionless coordinate system, with the help of single curve in the laminar as well as turbulent flow region. Moreover, the criterion of transition from laminar to turbulent region was clearly determined.

PL

Przeprowadzono transformację pseudonewtonowskich liczb bezwymiarowych opisujących przepływ płynów nienewtonowskich, spełniających prawo potęgowe, w rurach zwiniętych kołowo. Wykazano, że wieloparametrowe krzywe oporów potęgowych cieczy nienewtonowskich mogą być opisane w nowym układzie bezwymiarowych współrzędnych za pomocą pojedynczej krzywej zarówno w zakresie laminarnym, jak i turbulentnym. Ponadto jednoznacznie określono kryterium przejścia od ruchu laminarnego do turbulentnego.

9

The Internal Friction of Single Crystals, Bicrystals and Polycrystals of Pure Magnesium

Jiang W. B., Kong Q. P., Magalas L. B., Fang Q. F.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 1

371--375

EN

The internal friction of magnesium single crystals, bicrystals and polycrystals has been studied between room temperature and 450°C. There is no internal friction peak in the single crystals, but a prominent relaxation peak appears at around 160°C in polycrystals. The activation energy of the peak is 1.0 eV, which is consistent with the grain boundary self-diffusion energy of Mg. Therefore, the peak in polycrystals can be attributed to grain boundary relaxation. For the three studied bicrystals, the grain boundary peak temperatures and activation energies are higher than that of polycrystals, while the peak heights are much lower. The difference between the internal friction peaks in bicrystals and polycrystals is possibly caused by the difference in the concentrations of segregated impurities in grain boundaries.

PL

Badania tarcia wewnętrznego w monokryształach, bikryształach i polikryształach magnezu przeprowadzono w zakresie temperatur między temperaturą pokojową a 450°C. W monokryształach magnezu nie występuje pik tarcia wewnętrznego, ale wyraźny pik relaksacyjny pojawia się przy około 160°C w polikryształach. Energia aktywacji piku wynosi 1,0 eV, co jest zgodne z energią autodyfuzji Mg przez granice ziaren. Z tego względu pik tarcia wewnętrznego występujący w polikryształach można przypisać relaksacji granic ziaren. W przypadku trzech badanych bikryształów temperatury pików pochodzących od granic ziaren i ich energie aktywacji są wyższe niż w przypadku polikryształów, ale wysokości tych pików są znacznie niższe. Różnica między pikami tarcia wewnętrznego w bikryształach i polikryształach jest prawdopodobnie spowodowana przez różnicę stężeń zanieczyszczeń segregujących na granicach ziaren.

10

Mechanical Spectroscopy of Ordered Binary Au-Cu

Tkalcec I., Mari D., Schaller R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

2093--2096

EN

We have studied a binary Au-Cu single crystal by mechanical spectroscopy. Upon very slow cooling from high temperatures, additional relaxation peaks arise at lower frequencies in isothermal spectra after the disappearing of the Zener peak below 665 K due to ordering. A high transient peak is visible at 660 K and it progressively disappears on cooling until 625 K. Another high peak is clearly visible upon following heating until 660 K. Above that temperature it decreases in parallel with the increase of the Zener peak. If the ordered structure is obtained by slowly heating the sample that has been quenched from the disordered state, no low-frequency peak is visible in the isothermal spectra, only a much lower background, which further decreases in parallel with the reappearance of the Zener peak. The low frequency relaxations are possibly due to the movement of antiphase boundaries and twin interfaces in the ordered structures.

PL

Przy użyciu spektroskopii mechanicznej badano monokryształ Au-Cu. Podczas bardzo powolnego chłodzenia z wysokich temperatur, w skutek uporządkowania pojawiają się dodatkowe piki relaksacyjne przy niższych częstotliwościach w widmach izotermicznych po zniknięciu piku Zenera poniżej 665 K. Wysoki pik przejścia widoczny jest w 660 K i stopniowo znika podczas chłodzenia aż do 625 K. Kolejny wysoki pik jest wyraźnie widoczny podczas ogrzewania do 660 K. Powyżej tej temperatury pik ten zmniejsza się ze wzrostem piku Zenera. Jeśli uporządkowaną strukturę uzyskuje się przez powolne ogrzewanie próbki, która wcześniej została schłodzona w stanie nieuporządkowanym, to żaden pik o niskiej częstotliwości nie jest widoczny w widmie izotermicznym, a tylko obserwuje się o wiele niższe tło, które jeszcze bardziej zmniejsza się aż do ponownego pojawienia się piku Zenera. Relaksacje przy niskiej częstotliwości prawdopodobnie są spowodowane ruchem granic antyfazowych i bliźniaczych w strukturach uporządkowanych.

11

Mechanical Spectroscopy of MgB2 Containing SiC

Silva M. R., Silva L. B. S., Rodriques Jr. D., Grandini C. R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

3083--3086

EN

The compound magnesium diboride (MgB2) has been well-known since the 1950s; however, its superconducting properties were unknown. Intrinsic characteristics of MgB2 make this material a promising candidate for technological applications, although the low value of the irreversibility field and the decrease in critical current density with the increase in the magnetic field considerably reduce its utility. The present work aimed to study the effect of carbon-based doping on anelastic properties of MgB2 as measured by mechanical spectroscopy. The samples were prepared by using the powder-intube method. The samples were made with 5, 7.5, and 10 wt.% of silicon carbide (SiC). The results reveal complex mechanical loss spectra caused by the interaction between point defects and surface defects in the crystalline lattice of MgB2.

PL

Dwuborek związek magnezu (MgBV) jest znany od 1950 roku; jednak jego właściwości nadprzewodzące były nieznane. Swoiste cechy MgB2 czynią ten materiał obiecującym kandydatem do zastosowań technicznych, jednak niskie wartości nieodwracalnego pola i zmniejszenie krytycznej gęstości prądu ze wzrostem pola magnetycznego znacznie zmniejszają jego użyteczność. Celem pracy było zbadanie wpływu domieszkowania związkiem węgla na anelastyczne właściwości MgB2 mierzone metodą spektroskopii mechanicznej. Próbki zostały przygotowane za pomocą metody powder-in-tube (PIT). Wytworzono próbki o zawartości 5, 7.5 i 10 % wag. węglika krzemu (SiC). Wyniki pokazują złożone widma strat mechanicznych powodowanych przez wzajemne oddziaływanie pomiędzy defektami punktowymi i defektami powierzchniowymi w sieci krystalicznej MgB2.

12

Mechanical Spectroscopy of Bearing Steel

Lu X., Li W., Lu X., Jin M., Min N., Jin X.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

2085--2091

EN

This study presents mechanical spectroscopy of bearing steel subjected to different heat treatments. A non-thermally activated maximum, P1, was found at 130°C, in quenched martensitic samples, which were austenitized at 1050°C and 860°C, and presented twin martensite microstructures. It is suggested that the mechanism of the P1 maximum, observed on the low-temperature side of Snoek-Köster peak, is related to the change of defect configurations in twinned martensite assisted with high mobility of the solute carbon atoms under an external harmonic stress field applied during mechanical loss measurements.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań spektroskopii mechanicznej stali łożyskowej poddanej różnej obróbce cieplnej. W hartowanych martenzytycznych próbkach, które były austenityzowane w 1050°C i 860°C, i posiadały bliźniaczą mikrostrukturę martenzytu, występuje nietermicznie aktywowane maksimum P1 przy 130°C. Sugeruje się, że mechanizm maksimum P1, które występuje na niskotemperaturowym zboczu piku Snoek-Köstera, związane jest ze zmianą konfiguracji defektów w bliźniaczym martenzycie, przy wysokiej ruchliwości atomów węgla. Maksimum P1 ujawnia się pod wpływem działania harmonicznie zmiennego zewnętrznego pola naprężeń przyłożonego do próbki w trakcie badań metodą spektroskopii mechanicznej.

13

Internal Friction of Phase Transformations Observed Around Room Temperature in Ga-In-Sn Eutectic Alloys

Jin M., Li Q., Ying R., Lu X., Jin X., Ding X.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

2097--2100

EN

The phase transformation phenomena in eutectic Ga-In-Sn alloys around room temperature are studied by thermal analysis, internal friction, and in-situ XRD methods. The results show that in addition to the solidification transformation, a novel the so-called ‘pre-solidification’ phase transition, demonstrating first-order feature, is observed prior to the crystallization during cooling. The internal friction increases when the ‘pre-solidification’ effect occurs. The shear modulus increases until crystallization. An internal friction peak is attributed to the melting process observed during heating. The mechanism of the ‘pre-solidification’ transformation in Ga-In-Sn eutectic alloy is discussed.

PL

Zjawiska przemian fazowych w eutektycznych stopach Ga-In-Sn, około temperatury pokojowej, badane są metodami analizy termicznej, tarcia wewnętrznego i XRD in-situ. Wyniki pokazują, że w dodatku do przemiany krzepnięcia, nowa przemiana tzw. „wstępne krzepnięcie”, o charakterze przemiany pierwszego rzędu, obserwowana jest przed krystalizacją podczas chłodzenia. Tarcie wewnętrzne zwiększa się, gdy występuje „wstępnie krzepnięcie”. Moduł sprężystości poprzecznej zwiększa się aż do krystalizacji. Wewnętrzny pik tarcia przypisany jest do topienia obserwowanego podczas ogrzewania. Omówiono mechanizm przemiany „wstępnego krzepnięcia” w eutektycznym stopie Ga-In-Sn.

14

Internal Friction and Dynamic Modulus in Ultra-High Temperature Ru-Nb Functional Intermetallics

Nó M. L., Dirand L., Denquin A., San Juan J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

3069--3072

EN

In the present work we have studied the high-temperature shape memory alloys based on the Ru-Nb system by using two mechanical spectrometers working in temperature ranges from 200 to 1450ºC and -150 to 900ºC. We have studied internal friction peaks linked to the martensitic transformations in the range from 300 to 1200ºC. In addition, we have evidenced another internal friction peak at lower temperature than the transformations peaks, which apparently exhibits the behaviour of a thermally activated relaxation peak, but in fact is a strongly time-dependent peak. We have carefully studied this peak and discussed its microscopic origin, concluding that it is related to the interaction of some structural defects with martensite interfaces. Finally, we perform a complete analysis of the whole internal friction spectrum, taking into account the possible relationship between the time-dependent peak and the martensitic transformation behaviour.

PL

W niniejszej pracy badano wysokotemperaturowe stopy z pamięcią kształtu z układu Ru-Nb, przy użyciu dwóch spektrometrów mechanicznych pracujących w zakresach temperatur od 200 do 1450ºC i -150 do 900ºC. Zbadano piki tarcia wewnętrznego związane z przemianami martenzytycznymi w zakresie od 300 do 1200ºC. Ponadto, wykazano występowanie innego piku tarcia wewnętrznego przy niższej temperaturze niż pików przemiany, który ma cechy aktywowanego termicznie piku relaksacji, ale w rzeczywistości jest to pik silnie zależny od czasu. Dokładnie zbadano ten pik i omówiono jego pochodzenie w mikro skali, stwierdzając, że jest to związane z oddziaływaniem niektórych wad strukturalnych z granicami martenzytu. Na koniec, wykonano kompletną analizę całego spektrum wewnętrznego tarcia, biorąc pod uwagę możliwość związku między pikiem zależnym od czasu i zachowaniem przemiany martenzytycznej.

15

Development of High-Resolution Mechanical Spectroscopy, HRMS: Status and Perspectives. HRMS Coupled with a Laser Dilatometer

Magalas L. B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

2069--2076

EN

Recent achievements in the development of low-frequency high-resolution mechanical spectroscopy (HRMS) are briefly reported. It is demonstrated that extremely low values of the loss angle, ϕ, (tanϕb = 1×10−5) can be measured as a function of frequency, and the precision in estimation of the dynamic modulus is better than 1×10−5 in arbitrary units. Three conditions must be fulfilled to obtain high resolution in subresonant and resonant mechanical loss measurements: (1) noise in stress and elastic strain signals must be lower than 70 dB, (2) high quality of stress and strain signals must be tested both in the frequency- and time-domains, and (3) the estimation of the mechanical loss and modulus must be verified by at least two different computing methods operating in the frequency- and time-domains. It is concluded that phase measurements in the subresonant domain are no longer determined by precision in estimation of the loss angle. Recent developments in high-resolution resonant mechanical loss measurements stem from the application of advanced nonparametric and parametric computing methods and algorithms to estimate the logarithmic decrement and the elastic modulus from exponentially damped free decaying oscillations embedded in experimental noise. It is emphasized that HRMS takes into account the presence of noise in the stress and strain signals, which has not yet been addressed in the literature. The coupling of a low-frequency mechanical spectrometer with an in-situ laser dilatometer is suggested as a new perspective research area in Materials Science.

PL

W pracy przedstawiono najnowsze osiągnięcia związane z powstaniem i rozwojem niskoczęstotliwościowej wysokorozdzielczej spektroskopii mechanicznej, HRMS. Wykazano, że możliwym jest pomiar skrajnie niskich wartości kąta strat ϕ, (tanϕb = 1×10−5) mierzonych w funkcji częstotliwości, zaś dokładność pomiaru dynamicznego modułu sprężystości jest lepsza niż 1×10−5, w jednostkach względnych. Do uzyskania wysokiej rozdzielczości w zakresie subrezonansowej i rezonansowej spektroskopii mechanicznej koniecznym jest spełnienie trzech warunków: (1) szum w sygnałach naprężeń i odkształceń sprężystych musi być bardzo niski, tzn. poniżej poziomu 70 dB, (2) sygnały naprężeń i odkształceń sprężystych muszą być wysokiej jakości i muszą przejść stosowne testy zarówno w dziedzinie częstotliwości, jak i czasu, (3) obliczone wartości strat mechanicznych i modułu sprężystości muszą być zweryfikowane przez co najmniej dwie różne metody obliczeń prowadzone w dziedzinie częstotliwości i czasu. Jednym z najważniejszych wniosków jest stwierdzenie, że pomiary różnic w fazie pomiędzy sygnałami naprężenia i odkształcenia sprężystego w zakresie subrezonansowym, nie są zdeterminowane, jak dotychczas twierdzono, przez ograniczenia w dokładności obliczeń kąta strat. Najnowsze osiągnięcia uzyskane w rozwoju wysokorozdzielczej rezonansowej spektroskopii mechanicznej wynikają z zastosowania nowych zaawansowanych nieparametrycznych i parametrycznych metod obliczeń i algorytmów do estymacji logarytmicznego dekrementu tłumienia oraz modułu sprężystości z wykładniczo tłumionych swobodnie zanikających oscylacji zawierających szum eksperymentalny. W pracy podkreślono, że wysokorozdzielcza spektroskopia mechaniczna HRMS uwzględnia obecność szumu w sygnałach naprężeń i odkształceń, która dotychczas nie była brana pod uwagę w literaturze światowej. Wykazano również, że połączenie niskoczęstotliwościowego spektrometru mechanicznego z in-situ dylatometrem laserowym w jednym urządzeniu badawczym otwiera nowe możliwości poznawcze w zakresie inżynierii materiałowej.

16

Critical Assessment Of The Issues In The Application Of Hilbert Transform To Compute The Logarithmic Decrement

Majewski M., Magalas L. B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

1105--1108

EN

The parametric OMI (Optimization in Multiple Intervals), the Yoshida-Magalas (YM) and a novel Hilbert-twin (H-twin) methods are advocated for computing the logarithmic decrement in the field of internal friction and mechanical spectroscopy of solids. It is shown that dispersion in experimental points results mainly from the selection of the computing methods, the number of oscillations, and noise. It is demonstrated that conventional Hilbert transform method suffers from high dispersion in internal friction values. It is unequivocally demonstrated that the Hilbert-twin method, which yields a ‘true envelope’ for exponentially damped harmonic oscillations is superior to conventional Hilbert transform method. The ‘true envelope’ of free decaying strain signals calculated from the Hilbert-twin method yields excellent estimation of the logarithmic decrement in metals, alloys, and solids.

PL

Do estymacji logarytmicznego dekrementu tłumienia w spektroskopii mechanicznej i w badaniach tarcia wewnętrznego ciał stałych zarekomendowano w pracy następujące metody obliczeniowe: metodę parametryczną OMI (Optimization in Multiple Intervals), metodę Yoshida-Magalas (YM) i nową metodę Hilbert-twin (H-twin). Wykazano, że dyspersja punktów eksperymentalnych logarytmicznego dekrementu tłumienia i tarcia wewnętrznego zdeterminowana jest przede wszystkim wyborem metody obliczeniowej, liczbą oscylacji i obecnością szumu w dyskretnych sygnałach odkształceń sprężystych badanych materiałów. Zastosowanie do obliczeń logarytmicznego dekrementu tłumienia klasycznej transformaty Hilberta powoduje bardzo dużą dyspersję punktów eksperymentalnych. W pracy wykazano, że metoda Hilbert-twin (transformata Hilberta zbliźniakowanego dyskretnego sygnału odkształceń sprężystych) po raz pierwszy umożliwia uzyskanie „prawdziwej obwiedni” wykładniczo tłumionych drgań harmonicznych próbki. Nowa metoda obliczeń „prawdziwej obwiedni” umożliwia bardzo dokładną estymację logarytmicznego dekrementu tłumienia w materiałach metalicznych i w ciałach stałych.

17

Applications Of Mechanical Spectroscopy To Industrial Materials

Schaller A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

1085--1089

EN

The paper is a review of original results, which were obtained by mechanical spectroscopy in the development of industrial materials, such as grey cast iron (damping capacity), aluminum alloys (recrystallization), nickel alloys (grain boundary embrittlement) and gold alloys (hardening mechanisms). Moreover it is shown that the study of grain boundary sliding at high temperature has led to the development of new grades of zirconia exhibiting a high toughness and a good resistance to creep. It is also recalled that mechanical spectroscopy has been a mandatory technique in the development of light metallic materials, which exhibit simultaneously good mechanical properties and a high damping capacity, and are consequently well suited to transport means.

PL

Artykuł prezentuje przegląd oryginalnych wyników, które zostały uzyskane za pomocą spektroskopii mechanicznej podczas rozwoju materiałów przemysłowych, takich jak żeliwo szare (zdolność tłumienia), stopów aluminium (rekrystalizacja), stopów niklu (kruchość granic ziaren), i stopów złota (mechanizmy umocnienia). Ponadto pokazano, że badania poślizgu granicy ziaren w wysokiej temperaturze umożliwiły rozwój nowych gatunków tlenku cyrkonu wykazujących wysoką wytrzymałość i dobrą odporność na pełzanie. Przypomniano także, że spektroskopia mechaniczna jest obowiązkową techniką stosowaną w rozwoju lekkich materiałów metalowych, które wykazują jednocześnie dobre właściwości mechaniczne oraz wysoką zdolność tłumienia, a tym samym są odpowiednie do zastosowania w środkach transportu.

18

Amorphous Dielectric Thin Films with Extremely Low Mechanical Loss

Liu X., Queen D. R., Metcalf T. H., Karel J. E., Hallman F.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 1

359--363

EN

The ubiquitous low-energy excitations are one of the universal phenomena of amorphous solids. These excitations dominate the acoustic, dielectric, and thermal properties of structurally disordered solids. One exception has been a type of hydrogenated amorphous silicon (α-Si:H) with 1 at.% H. Using low temperature elastic and thermal measurements of electron-beam evap-orated amorphous silicon (α-Si), we show that TLS can be eliminated in this system as the films become denser and more structurally ordered under certain deposition conditions. Our results demonstrate that TLS are not intrinsic to the glassy state but instead reside in low density regions of the amorphous network. This work obviates the role hydrogen was previously thought to play in removing TLS in α-Si:H and favors an ideal four-fold covalently bonded amorphous structure as the cause for the disappearance of TLS. Our result supports the notion that α-Si can be made a “perfect glass” with “crystal-like” properties, thus offering an encouraging opportunity to use it as a simple crystal dielectric alternative in applications, such as in modern quantum devices where TLS are the source of dissipation, decoherence and 1/f noise.

PL

Wszechobecne niskoenergetyczne wzbudzenia są jednym z powszechnych zjawisk w amorficznych ciałach stałych. Wzbudzenia te dominują akustyczne, dielektryczne i termiczne właściwości strukturalnie nieuporządkowanych ciał stałych. Wyjątkiem jest rodzaj uwodornionego amorficznego krzemu (α-Si:H) o zawartości 1 at.% H. Na podstawie niskotemperaturowych badań własności sprężystych i termicznych krzemu amorficznego (α-Si) naparowanego wiązką elektronów wykazaliśmy, że w pewnych warunkach osadzania można wyeliminować TLS w tym układzie tak, że warstwy stają się gęstsze i strukturalnie bardziej uporządkowane. Uzyskane przez nas wyniki wskazują, że TLS nie są nieodłączną cechą stanu szklistego, ale lokują się w regionach o niskim zagęszczeniu sieci amorficznej. Praca niniejsza wyjaśnia, że wodór nie pełni roli w usuwaniu TLS w α-Si:H, jak dotąd sądzono, i wskazuje na idealną czterokrotnie kowalencyjnie związaną amorficzną strukturę jako przyczynę znikania TLS. Nasz wynik potwierdza koncepcję, że z α-Si można wytworzyć “doskonałe szkło” o “podobnych do krystalicznych” właściwościach, oferując w ten sposób zachęcającą możliwość wykorzystania go alternatywnie jako prosty krystaliczny dielektryk w takich aplikacjach jak w nowoczesne urządzenia kwantowe, gdzie TLS są źródłem dyssypacji dekoherencji i szumu 1/f.

19

Fizyczne procesy odpowiedzialne za rozpraszanie energii w ceramice PFN

Bruś B., Zarycka A.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 3

298--301

PL

W pracy określono fizyczne procesy odpowiedzialne za rozpraszanie energii sprężystej drgań mechanicznych oraz określono wpływ domieszek twardych na tarcie wewnętrzne w ceramice PFN. Poznanie właściwości tych materiałów jest istotne z uwagi na ich szerokie zastosowanie, jako kondensatory, detektory piroelektryczne, czy przetworniki piezoelektryczne. Badany materiał stanowiły próbki ceramiki PFN, Pb(Fe0,5Nb0,5)O3, niedomieszkowanej i domieszkowanej chromem (1% - 3% Cr). W pomiarach właściwości mechanicznych wykorzystano metodę tarcia wewnętrznego (TW). Duże zainteresowanie tą metodą w badaniach rzeczywistej struktury materiałów ceramicznych spowodowane jest tym, że obserwując makroskopowe drgania próbki można uzyskać informacje o zachowaniu się materiału na poziomie atomowym. W pracy przedstawiono temperaturowe zależności tarcia wewnętrznego dla badanego multiferroika, otrzymane przy szybkości nagrzewania 3 K/min i przy różnych częstotliwościach pomiarowych. Opisano również wpływ zawartości chromu na właściwości mechaniczne badanej ceramiki takie jak dynamiczny moduł Younga i tarcie wewnętrzne w temperaturze pokojowej oraz w temperaturze przemiany fazowej.

EN

In the work, physical processes responsible for dispersing the elastic strain energy of mechanical pulses were determined as well as an influence of hard additives on the internal friction was determined in PFN ceramics. Getting to know the appropriateness of these materials is significant due to their wide applications, as condensers, piroelectric detectors, piezoelectric transducers. Samples of PFN ceramics were composed of Pb(Fe0.5Nb0.5)O3 material which was non-doped and doped with chromium (1-3 at.%). In measurements of mechanical properties, a method of the internal friction was used (TW). Great interest in this method in the research on the real structure of ceramic materials is caused by a fact that it is possible to obtain information about the behaviour of material on the atomic level by watching macroscopic pulses of the sample. In the work, temperature dependences of internal friction were described for the examined multiferroik ceramics that were received at a heating speed of 3 K/min and different frequencies. An influence of the chromium content on mechanical properties of inspected ceramics was also described, including dynamic Young’s modulus and internal friction both at room temperature and at a temperature of the phase transition.

20

Effect of the Viscoelastic Properties of Treated Steel on the Rheology and Dissipative Properties of Frictional Contact

Shevelya V., Sokolan J., Kupiec B., Korenivskyi M.

Archives of Foundry Engineering

|

2014

|

Vol. 14, iss. 1 spec.

193--198

EN

Effect of the tempering temperature of hardened carbon steel and conformable structural changes on physical-mechanical properties and tribological characteristics during dry sliding friction was researched. It is shown, that relation between adhesive and deformational components of the frictional force depends on acquired during tempering viscoelastic properties that influence on mechanism of the contact interaction and dissipative processes. Viscoelastic properties are detected by two basic rheological parameters: modulus of elasticity and damping capacity, with which the viscoelastic coefficient is connected. The theoretical analysis of dissipative properties of the viscoelastic frictional contact dissected subject to the structure of tempered steel on the base of examined standard rheological models.