Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Local composite reinforcements of TiC/FeMn type obtained in situ in steel castings

Olejnik E., Szymanski L., Tokarski T., Opitek B., Kurtyka P.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 19, no. 4

997--1005

PL

This dissertation concerns the method of obtaining the in situ local composite reinforce- ments (LCR – Locally Composite Reinforcement) of the TiC–FeMn type in steel castings. The reinforcing phase – titanium carbide (TiC) was obtained by placing the pressed substrates of the synthesis of TiC in the form of compacts into a mold cavity. The basic problem connected with fabricating TiC local composite reinforcements is the phenomenon of fragmentation. In order to reduce this phenomenon, a moderator composed of Hadfield steel at 70 and 90% by weight was introduced to the initial mixture of the TiC substrate powder. As a result, homogenous and dimensionally stable composite reinforcements of the austenite matrix were obtained and examined by analyzing their macrostructure, microstructure, structure, hardness, and wear resistance. An investigation of the phase analysis and microstructure confirmed the presence of the TiC phase in the structure of the composite zones. The hardness of the composite reinforcement ranged from 550 HV to 800 HV30 depending on the proportion between the percentage of the moderator and the content of the pure substrates of the synthesis reaction of the TiC.

2

Strefy kompozytowe otrzymywane in situ w staliwnych odlewach bijaków do kruszarek

Opitek B., Olejnik E., Lelito J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2018

|

Vol. 58, no. 3

191--199

PL

Prezentowana praca miała na celu uzyskanie elementu bijaka do kruszarki wykorzystywanego w warunkach dużego zużycia ściernego oraz pracującego pod wysokimi naciskami. Wytworzono, metodą SHSB, lokalną strefę kompozytową składającą się z bardzo twardego węglika tytanu – TiC. Umieszczone w przygotowanej wcześniej formie odlewniczej wypraski zostały zalane ciekłym metalem, którego ciepło spowodowało zainicjowanie reakcji in situ tworzenia się węglika tytanu. Otrzymany w ten sposób odlew poddano badaniom. Wykonano analizę składu fazowego na dyfraktometrze rentgenowskim – XRD. Dodatkowo przeprowadzono badania na elektronowym mikroskopie skaningowym – SEM w celu określenia kształtu, wielkości i rozmieszczenia TiC. W efekcie przeprowadzonych prac i badań otrzymano materiał wysokiej jakości zgodny z oczekiwaniami.

EN

The aim of the presented study was to obtain the element of a crushing mill beater reinforced with a composite zone, working under the conditions of high abrasive wear as well as high pressures. By means of the SHSB method, a local composite zone was created consisting of very hard titanium carbide – TiC. The moulded pieces prepared beforehand in the casting mould were filled with liquid metal, whose heat caused the initiation of an in situ reaction – the formation of titanium carbide. The cast obtained in this way was subjected to tests. An analysis of the physical composition was performed on an X-ray diffractometer – XRD. Additionally, investigations with the use of a scanning electron microscope SEM were carried out in order to determine the shape, size and distribution of TiC. As a result of the conducted research, a high quality material was obtained, which was in line with the authors' expectations.

3

Microstructure, Hardness and Wear Resistance of Local TiC-ZrO2/FeCr Reinforcement Fabricated in Situ in Steel Castings

Sobula S., Olejnik E., Kurtyka P., Szymański Ł., Tokarski T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

119--124

EN

Wear resistance of TiC-ZrO2-Fe locally reinforced steel casting has been investigated. Composites were obtained by introducing to mould cavity compact with TiC reaction substrates, ZrO2 particles and addition of moderator. Casting with local reinforcement – composite zone was obtained. Structure and microstructure of composite zone were investigated with use of X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) methods. The Miller slurry machine and Ball-on-Disc tester were used to determine wear resistance of the fabricated locally reinforced TiC-ZrO2-Fe composites. The worn surface of specimens after test, was studied by SEM. Due to the presence of TiC and ZrO2 particles in composite zone steel castings exhibited higher abrasion resistance than chromium white cast iron with Ni addition Ni-Hard 1 type and comparable with composites with high TiC content.

4

Structural Transformations Versus Hard Particles Motion in the Brass Ingots

Wołczyński W., Ivanova A. A., Kwapisiński P., Olejnik E.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 4

2461--2467

EN

A mathematical method for the forecast of the type of structure in the steel static ingot has been recently developed. Currently, the method has been applied to structural zones prediction in the brass ingots obtained by the continuous casting. Both the temperature field and thermal gradient field have been calculated in order to predict mathematically the existence of some structural zones in the solidifying brass ingot. Particularly, the velocity of the liquidus isotherm movement and thermal gradient behavior versus solidification time have been considered. The analysis of the mentioned velocity allows the conclusion that the brass ingots can evince: chilled columnar grains-, (CC), fine columnar grains-, (FC), columnar grains-, (C), equiaxed grains zone, (E), and even the single crystal, (SC), situated axially. The role of the mentioned morphologies is analyzed to decide whether the hard particles existing in the brass ingots can be swallowed or rejected by the solid / liquid (s/l) interface of a given type of the growing grains. It is suggested that the columnar grains push the hard particles to the end of a brass ingot during its continuous casting.

5

Wear Resistance of TiC Reinforced Cast Steel Matrix Composite

Sobula S., Olejnik E., Tokarski T.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 1

143--146

EN

Wear resistance of TiC-cast steel metal matrix composite has been investigated. Composites were obtained with SHSB method known as SHS synthesis during casting. It has been shown the differences in wear between composite and base cast steel. The Miller slurry machine test were used to determine wear loss of the specimens. The slurry was composed of SiC and water. The worn surface of specimens after test, were studied by SEM. Experimental observation has shown that surface of composite zone is not homogenous and consist the matrix lakes. Microscopic observations revealed the long grooves with SiC particles indented in the base alloy area, and spalling pits in the composite area. Due to the presence of TiC carbides on composite layer, specimens with TiC reinforced cast steel exhibited higher abrasion resistance. The wear of TiC reinforced cast steel mechanism was initially by wearing of soft matrix and in second stage by polishing and spalling of TiC. Summary weight loss after 16hr test was 0,14÷0,23 g for composite specimens and 0,90 g for base steel.

6

Microstructure Characteristic of TiC-Reinforced Cast Steel after GTAW Remelting

Sobula S., Kwiecień A., Olejnik E., Pałka P.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 4

151--154

EN

In this study, low-carbon cast steel was reinforced with TiC by SHS-B method, also known as combustion synthesis during casting method. The composite zone was then subjected to surface remelting by Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) method. The remelting operation was realized manually, at 150 A current magnitude. Microstructure, phase composition and hardness of remelted zone were investigated. XRD results reveal that the phases of the composite zone in initial state consist of TiC and Feα. Surface remelting resulted in formation of thick layers containing TiC carbides, Feα and Feγ. Microstructural examination has shown strong refinement of titanium carbides in remelted zone and complete dissolution of primary titanium carbides synthetized during casting. The average diameter of carbides was below 2 μm. The structural changes are induced by fast cooling which affects crystallization rate. The hardness (HV30) of the remelted layer was in the range between 250 HV and 425 HV, and was lower than hardness in initial state.

7

Solidification Front of Oriented Ledeburite

Trepczyńska-Łent M., Olejnik E.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 1

124--130

EN

Directional solidification of the Fe - 4,3 wt % C alloy was performed with the pulling rate equal to v=83 μm/s. Sample was frozen during solidification to reveal the shape of the solid/liquid interface. Structures eutectic pyramid and spherolitic eutectic were observed. The solidification front of ledeburite eutectic was revealed. The leading phase was identified and defined.

8

Locally Reinforcement TiC-Fe Type Produced in Situ in Castings

Olejnik E., Szymański Ł., Kurtyka P., Tokarski T., Maziarz W, Grabowska B., Czapla P.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 3

77--82

EN

Refinement is one of the most energy consuming technological process, aimed at obtaining mineral raw materials of the proper grain size. Cast structural elements such as jaws or hammers in crushing machines operate under conditions of an intensive wear. The data indicate that 80% of failures of machines and devices is caused by wearing of rubbing surfaces. This problem became the subject of several scientific and industrial investigations carried out in the whole world in order to produce materials ultra- wear resistant. Methods allowing to obtain wear resistant composite castings are discussed in the hereby paper. Within the performed research microstructures of the produced composite zones were presented and the comparative analysis with regard to mechanical and functional properties of local composite reinforcements in relation to the commercial alloys of increased wear resistance was performed. The results show almost twenty five times increase in wear resistance compared to manganese cast steel containing 18% Mn.

9

Hardness and Wear Resistance of TiC-Fe-Cr Locally Reinforcement Produced in Cast Steel

Olejnik E., Szymański Ł., Kurtyka P., Tokarski T., Grabowska B., Czapla P.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 2

89--94

EN

In order to increase wear resistance cast steel casting the TiC-Fe-Cr type composite zones were fabricated. These zones were obtained by means of in situ synthesis of substrates of the reaction TiC with a moderator of a chemical composition of white cast iron with nickel of the Ni-Hard type 4. The synthesis was carried out directly in the mould cavity. The moderator was applied to control the reactive infiltration occurring during the TiC synthesis. The microstructure of composite zones was investigated by electron scanning microscopy, using the backscattered electron mode. The structure of composite zones was verified by the X-ray diffraction method. The hardness of composite zones, cast steel base alloy and the reference samples such as white chromium cast iron with 14 % Cr and 20 % Cr, manganese cast steel 18 % Mn was measured by Vickers test. The wear resistance of the composite zone and the reference samples examined by ball-on-disc wear test. Dimensionally stable composite zones were obtained containing submicron sizes TiC particles uniformly distributed in the matrix. The macro and microstructure of the composite zone ensured three times hardness increase in comparison to the cast steel base alloy and one and a half times increase in comparison to the white chromium cast iron 20 % Cr. Finally ball-on-disc wear rate of the composite zone was five times lower than chromium white cast iron containing 20 % Cr.

10

Trwałość temperaturowa układów wielowarstwowych Cu/Ni i Cu/stal

Olejnik E., Kucharska B.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

497--500

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań wpływu temperatury na zachowanie periodyczności oraz zmian tekstury wielowarstw Cu/Ni oraz Cu/X8CrNi-Si25-21. Wielowarstwy wykonane techniką osadzania magnetronowego na krzemowym podłożu zróżnicowano ilością biwarstw (50÷150) i grubością podwarstw i i stali (2÷6 nm), przy stałej grubości podwarstwy Cu. Wielowarstwy wygrzewano w atmosferze powietrza w coraz to wyższej temperaturze, aż do momentu, w którym nastąpiło ich uszkodzenie na skutek różnicy współczynników rozszerzalności cieplnej składników wielowarstwy i krzemowego podłoża. Ciągłość i strukturę wielowarstw kontrolowano przy użyciu mikroskopu skaningowego (SEM) oraz w badaniach rentgenowskich (XRD). Dodatkowo wielowarstwy przed i po wygrzewaniu zbadano pod kątem tekstury. Wykazano, że wielowarstwy Cu/X8CrNi25-21 zachowały adhezję z podłożem do temperatury 400°C - wyższej w porównaniu do wielowarstwy Cu/Ni (300°C). Na podstawie analizy natężenia refleksów dyfrakcyjnych zasugerowano, że pomimo zachowania adhezji, podczas wygrzewania w wielowarstwach dochodziło do dyfuzji wzajemnej składników podwarstw. Pomiary figur biegunowych wykazały, że wygrzewanie spowodowało w wielowarstwach osłabienie tekstury przy zachowaniu jej składowych.

EN

The paper presents the results of effect of heating on retention period structure and change texture Cu/Ni and Cu/X8CrNiSi25-21 multilayer. The multilayers was fabricated on a Si(100) nano-crystalline silicon substrate by the magnetron sputtering method. The multilayers were differentiated by the number of periods (50÷150) and by the thickness of Ni and X8CrNiSi25-21 steel sublayer (2÷6nm), while maintaining a constant thickness of the Cu. The multilayers were annealed in air at increasingly higher temperatures up to the cracks and multilayer delamination were observated. The control of the continous state of multilayers and their structure were done by scanning microscope (SEM) and by X-ray diffraction (XRD). Moreover, before and after annealing the multilayers were subjected to texture measurements. It was found that the Cu/X8CrNi25-21 multilayers retained adhesion to the substrate up to temperature of 400°C - higher temperature in compared to Cu/Ni multilayer (300°C). The analysis of the intensity of diffraction reflections was suggested that, despite the retention of adhesion during annealing the multilayers occurred to interdiffusion components sublayers. Measurements of mutilayers pole figures show that the annealing resulted in a weakening of the texture while maintaining its components.

11

Charakterystyki prądowe układów wielowarstwowych Cu/Ni i Cu/stal (Cr-Ni)

Olejnik E., Olejnik M., Kucharska B.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2015

|

Vol. 56, nr 9

79-82

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań powłok wielowarstwowych Cu/Ni oraz Cu/stal Cr-Ni osadzonych techniką rozpylania magnetronowego na monokrystalicznym podłożu krzemowym Si(100). Wielowarstwy złożone ze 100 biwarstw miały takie same grubości podwarstw z Cu (2 nm) i zróżnicowane grubości podwarstwy stali w zakresie od 1 do 4 nm. Badano trwałość wielowarstw w warunkach podwyższonych temperatur, indukowanych płynącym przez nie prądem elektrycznym. Wielowarstwy stanowiły element oporowy w obwodzie prądu stałego, a temperaturę wielowarstw ustalano poprzez zwiększanie mocy płynącego przez nie prądu. Eksperyment prowadzono do temperatury 200°C. Na podstawie parametrów prądowo-napięciowych dokonano wyznaczenia rezystancji wielowarstw w określonych temperaturach.

EN

The paper describes the results of an investigation of Cu/Ni and Cu/stal Cr-Ni multilayers coatings deposited on a monocrystalline Si(100) silicon substrate by the magnetron sputtering method. Composed of 100 bilayers each, the multilayers were differentiated by the steel sublayer thickness (1 ÷ 4 nm), while maintaining the constant Cu sublayer thickness (2 nm). The stability of the multilayers under elevated temperature conditions induced by the flow of electric current through the multilayers was examined. The multilayers constituted a resistance element in the direct current circuit, and the multilayer temperature was established by increasing the power of the current flowing through the multilayers. The experiment was continued until a temperature 200ºC. Based on the current-voltage parameters, the multilayer resistance was determined at specified temperatures.

12

Effect of Heat Treatment on the Microstructures 20%Cr-21%Ni-5%Si Cast Steel

Kalandyk B., Kasińska J., Olejnik E.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 15, iss. 2 spec.

39--42

EN

The study describes the effect of heat treatment on the microstructure of cast high-alloyed 20%Cr-21%Ni-5%Si steel. It has been found that the microstructure of the tested material in the initial state consists of an austenitic matrix and precipitates rich in Si, Cr, Ni and Mn, characterized by different morphology and distributed mainly along the grain boundaries. The conducted heat treatment (after solutioning at: 1060, 1100 and 1200ºC) has changed both morphology and chemical composition of the precipitates. Significant reduction in the Si and Ni content and slight increase in the Cr content, especially after solutioning at 1200°C, combined with a simultaneous decrease in the hardness of the precipitates was evidenced.

13

Polskie kompozyty dla odlewnictwa

Jesiołowska A., Olejnik E.

Przegląd Odlewnictwa

|

2014

|

Vol. 64, nr 7-8

274--275

PL

Stosowanie kompozytów na ostnowie metalowej MMCs (Metal Matrix Composites) na rynku polskm jet już faktem. Odlewy lokalnie wzmacniane kompozytami są obecnie oferowane przez przedsiębiorstwa międzynarodowe. Do ich grona dołączyła polska firma typu spin-off INNERCO Sp. z o. założona w celu komercjalizacji, opracowanej na Wydziale Odlewnictwa Akademii Górniczo-Hutniczej, technologii związanej z wytwarzaniem kompozytów w odlewach.

14

Influence of water glass modification with nanoparticles of MgO on strength properties of moulding sands

Kmita A., Hutera B., Olejnik E.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 1

14-18

EN

An attempt was made to modify water glass with a propanol suspension of magnesium nano-oxide obtained by the thermal method. Foundry binders are usually complex synthetic materials of different chemical nature. Due to their specific composition, they often pose a threat to both humans and the environment. Therefore, the constantly tightening rules on environmental protection have compelled the foundry industry to replace hazardous organic binders with less harmful ones, i.e. inorganic. Considering the above requirements, a foundry binder with a promising future seems to be water glass. It is cheap, easily accessible, and non-toxic. At the same time, the potentials of water glass as a binder for moulding and core sands have not been so far fully explored. The effect of the modifier and its content on the RmU tensile strength of loose moulding sands was examined. The content of modifier was determined at which the sand reaches the highest and the lowest values of RmU. This content amounts to 3 mass% and 5 mass% giving 1.61 MPa and 0.42 MPa, respectively. It was proved that the maximum value of RmU was the effect of the chemical reaction of water glass with magnesium while the minimum value of RmU was due to the excessive binder wettability of the sand grains, hindering the formation of strong binding bridges in the sand mixture. FT-IR studies revealed the presence of chemical reactions taking place between the binder and modifier, the result of which was the presence of Mg2+ cations in the of water glass structure.

PL

W pracy podjęto próbę modyfikacji szkła wodnego zawiesiną w propanolu nanotlenku Mg otrzymanego metodą termiczną. Spoiwa odlewnicze są to zwykle złożone materiały syntetyczne, o różnym charakterze chemicznym. Ze względu na skład chemiczny często stanowią one zagrożenie dla człowieka i środowiska. Dlatego też z uwagi na zaostrzające się przepisy dotyczące ochrony środowiska przemysł odlewniczy zmuszony jest zastępować szkodliwe spoiwa organiczne spoiwami mniej szkodliwymi - nieorganicznymi. Mając na uwadze powyższe wymogi, perspektywicznym spoiwem odlewniczym jest szkło wodne. Jest ono tanie, dostępne oraz nietoksyczne. Równocześnie możliwości szkła wodnego jako spoiwa mas formierskich i rdzeniowych nie są w pełni wykorzystane. Dlatego też w niniejszej pracy zbadano wpływ modyfikatora, jego udziału na wytrzymałość na rozciąganie RmU sypkich mas. Dla zastosowanego modyfikatora określono udział, przy którym masa osiąga największą i najmniejszą wartość RmU wynoszącą odpowiednio: 3% mas. - 1,61 MPa i 5% mas. - 0,42 MPa. Wykazano, że największa wartość RmU jest efektem reakcji chemicznej szkła wodnego z nanotlenkami Mg, natomiast najmniejsza wartość RmU spowodowana jest zbyt dobrą zwilżalnością osnowy przez spoiwo uniemożliwiającą wytworzenie w masie silnych mostków wiążących. Badania FT-IR ujawniły chemiczną reakcję zachodzącą pomiędzy spoiwem a modyfikatorem, wynikiem której jest obecność kationów Mg2+ w strukturze szkła wodnego.

15

Synthesis of ZnO nanoparticles by thermal decomposition of basic zinc carbonate

Hutera B., Kmita A., Olejnik E., Tokarski T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

489--491

EN

The paper presents a method for obtaining nanoparticles of ZnO by thermal decomposition of the Zn-containing compounds. The experiment was based on the thermal decomposition of basic zinc carbonate to zinc oxide (with a content of 58-61 wt.%). Basic zinc carbonate was analysed by derivatography and then annealed at a selected temperature (about 600ºC) for about 1 h. Products of thermal decomposition of the compound were studied by XRD analysis and SEM scanning microscopy.

PL

W pracy zaprezentowano metodę otrzymywania nanocząstek ZnO na drodze termicznego rozkładu związków zawierających Zn. W eksperymencie wykorzystano termiczny rozkład zasadowego węglanu tlenku cynku (o zawartości od 58-61% mas.). Zasadowy węglan cynku poddano analizie derywatograficznej a następnie wygrzewaniu w określonej temperaturze (ok. 600ºC przez ok. 1 godz.). Produkty termicznego rozkładu związku badano analizą XRD oraz mikroskopia skaningowa SEM.

16

Composite zones produced in iron castings by in-situ synthesis of TiC carbides

Olejnik E., Górny M., Tokarski T., Grabowska B., Kmita A., Sikora G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

465--471

EN

The study discusses a method of producing composite zones at the edge of castings made of ferritic-pearlitic ductile iron. Composite zones were produced in castings made of ferritic-pearlitic ductile iron at the casting edge. The reinforcing phase for the composite zone was TiC carbide, obtained by in-situ synthesis of substrates introduced into the mould in the form of compacts. The composition of the substrates of the reaction of the TiC synthesis was next enriched with an Fe filler added in an amount of 10 and 50 wt. % to investigate the possibility of changing the hardness of the composite zone. The addition of filler changed the surface fraction and the average size of TiC precipitates. In the case of the 50 wt. % addition, a tenfold reduction in the dimensions of the carbides was obtained. This increased their surface fraction relative to the compact composition containing only 10 wt. % of the filler. Changes in mechanical properties were analysed within the zone area by the measurement of hardness HV. The study showed a gradual decrease of the zone hardness in function of the amount of the filler added. This trend was also true as regards the composite zone in castings, where a significant refinement and increased surface content of the TiC precipitates was observed.

PL

W pracy omówiono metodę wytwarzania stref kompozytowych w odlewach z ferrytyczno-perlitycznego żeliwa sferoidalnego. Faza wzmacniająca strefy kompozytowej był węglik tytanu (TiC), uzyskany w wyniku syntezy in situ substratów wprowadzonych do formy w postaci wyprasek. Do kompozycji substratów reakcji syntezy TiC wprowadzono wypełniacz, proszek Fe w ilości 10 i 50 %mas. w celu zbadania możliwości zmiany twardości strefy kompozytowej. Dodatek wypełniacza spowodował zmiane udziału powierzchniowego oraz średniej wielkości TiC. W przypadku 50 %mas. dodatku wypełniacza otrzymano dziesięciokrotne zmniejszenie wymiarów węglików. Analizowano zmiany mechaniczne w obrębie strefy, badając jej twardość HV. Badana wykazały stopniowy spadek twardości strefy wraz z ilością dodawanego wypełniacza. Tendencja ta dotyczyła również strefy kompozytowej odlewu, w którym stwierdzono znaczne rozdrobnienie wydzieleń TiC i wzrost ich udziału powierzchniowego.

17

Composite zones obtained by in situ synthesis in steel castings

Olejnik E., Sobula S., Tokarski T., Sikora G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 3

769--773

EN

Application of in-situ technique allows for fabrication of composite zone in the casting with a matrix of cast steel with low carbon content. The reinforcing phase in the composite zone is titanium carbide, produced by the synthesis of substrates introduced into the mould in the form of pressed compacts. Metallographic studies were performed in order to determine of homogeneity of composite zones and characteristic features existed in transition area between the composite zone and core of the casting. The transition areas of composites zone were blurred and there were no discontinuities caused by poor bonding between the composite zone and the core of the casting. To confirm the correct run of the TiC synthesis, phase analysis was performed of the base alloy as well as composite zone. The results of this examination indicated that there were two phases in composite zone, i.e. α Fe and TiC and only α Fe was observed in base alloy. Changes of mechanical properties in the composite zone were examined, measuring its hardness HV. The average hardness values of the base alloy and composite zone were 175±4 and 696±201 HV, respectively.

PL

W odlewie z ferrytycznego staliwa o niskiej zawartosci węgla, otrzymano strefy kompozytowe. Fazą wzmacniającą strefy kompozytowej był węglik tytanu TiC, uzyskany w wyniku syntezy in situ substratów, wprowadzonych do formy w postaci wyprasek. Przeprowadzono badania metalograficzne stref kompozytowych w celu określenia jednorodności otrzymanej strefy kompozytowej oraz charakteru obszaru przejściowego: strefa kompozytowa - rdzeń odlewu. Obszar przejściowy, pomiędzy strefa kompozytowa, a rdzeniem odlewu, charakteryzował się gradientowym rozkładem TiC oraz brakiem nieciągłości. W celu potwierdzenia prawidłowego przebiegu procesu syntezy TiC, przeprowadzono analizę fazową stopu bazowego oraz otrzymanej strefy kompozytowej. Potwierdzono, że w obrębie strefy kompozytowej występują dwie fazy tj. α Fe i TiC, a stop bazowy zawiera wyłącznie α Fe. Analizowano zmiany mechaniczne w obrębie otrzymanej strefy kompozytowej, badając jej twardość HV. Średnia wartość twardości stopu bazowego oraz strefy kompozytowej wynosiła odpowiednio 175±4 i 696±201 HV.

18

Using selected chemical and physical factors to cross-link a BioCo polymer binder - mineral matrix system

Grabowska B., Bobrowski A., Olejnik E., Kaczmarska K.

Archives of Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 13, iss. 2

29--34

EN

This publication describes research on the course of the process of cross-linking new BioCo polymer binders - in the form of water-based polymer compositions of poly(acrylic acid) or poly(sodium acrylate)/modified polysaccharide - using selected physical and chemical factors. It has been shown that the type of cross-linking factor used influences the strength parameters of the moulding sand. The cross-linking factors selected during basic research make it possible to obtain sand strengths similar to those of samples of sands bonded with commercial binders. Microwave radiation turned out to be the most effective cross-linking factor in a binder-matrix system. It was proven that adsorption in the microwave radiation field leads to the formation of polymer lattices with hydrogen bonds which play a major role in maintaining the formed cross-linked structures in the binder-matrix system. As a result, the process improves the strength parameters of the sand, whereas the hardening process in a microwave field significantly shortens the setting time.

PL

W pracy przedstawiono badania nad przebiegiem procesu sieciowania wybranymi czynnikami fizycznymi i chemicznymi nowych spoiw polimerowych BioCo w postaci wodnych kompozycji polimerowych poli(kwas akrylowy) lub poli(akrylan sodu)/modyfikowany polisacharyd. Wykazano, że rodzaj zastosowanego czynnika sieciującego ma wpływ na właściwości wytrzymałościowe masy formierskiej. Przy czym wytypowane podczas badań podstawowych czynniki sieciujące dają możliwość uzyskania wytrzymałości mas zbliżonych do osiąganych przez próbki mas wiązanych spoiwami komercyjnymi. Promieniowanie mikrofalowe okazało się najefektywniejszym czynnikiem sieciującym w układzie spoiwo-osnowa. Udowodniono, że w polu promieniowania mikrofalowego na drodze adsorpcji zachodzi proces tworzenia się sieci polimerowych z udziałem wiązań wodorowych i to one są głównie odpowiedzialne za utrzymanie powstałych usieciowanych struktur w układzie spoiwo-osnowa. W konsekwencji proces ten prowadzi do poprawy właściwości wytrzymałościowych masy, przy czym prowadzenie procesu utwardzania w polu mikrofal znacznie skraca czas wiązania.

19

Studies of the Thermal Degradation of the BioCo3 Polymer Binder

Grabowska B., Grabowski G., Olejnik E., Kaczmarska K.

Archives of Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 13, iss. 1 spec.

27--30

EN

The basic research included a thermal analysis of the BioCo3 polymer binder in the form of a water-based poly(sodium acrylate)/dextrin composition to determine the temperature range in which this binder does not degrade and hence does not lose its binding properties in the binder/matrix system. The thermal decomposition was proven to be complex and to occur in multiple stages. It was found that as the temperature rises, physical and chemical changes take place in the binder as a result of the solvent water (20-100°C) and then of the structural water evaporating, and finally of intermolecular dehydration reactions (100-220°C) Mainly reversible processes occur within this temperature range. Within the temperature range of 220-300°C, polymer chains decompose, which includes the disintegration of side groups and glycoside bonds. Between 300 and 500°C, the polymer composition decomposes producing with gaseous destruction products, including mainly small-molecule inorganic compounds (CO2, H2O, CO) and organic ones (hydrocarbons). The part of the mass which has not decomposed at the temperature of about 550°C may contain carbonised carbon.

PL

Badania podstawowe obejmowały analizę termiczną spoiwa polimerowego BioCo3 w postaci wodnej kompozycji poli(akrylan sodu)/dekstryna, która umożliwiła ustalenie zakresu temperatury, w jakim nie ulega ono degradacji, przez co nie traci swoich właściwości wiążących w układzie spoiwo-osnowa. Wykazano, że przebieg termicznego rozkładu jest złożony i wieloetapowy. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem temperatury w spoiwie dochodzi do zmian fizycznych i chemicznych związanych z odparowywaniem wody rozpuszczalnikowej (20-100°C), następnie wody konstytucyjnej i wreszcie z reakcjami dehydratacji intermolekularnej (100-220°C). W tym zakresie temperatury zachodzą głównie procesy odwracalne. W zakresie temperatury 220-300°C dochodzi do dekompozycji łańcuchów polimerowych, w tym rozpadu grup bocznych i wiązań glikozydowych. W zakresie temperatury 300-500°C następuje rozkład kompozycji polimerowej z powstawaniem gazowych produktów destrukcji, w tym przede wszystkim małocząsteczkowych związków nieorganicznych (CO2, H2O, CO) i organicznych (węglowodory). Część masy, która nie uległa rozkładowi w temperaturze około 550°C może zawierać skarbonizowany węgiel.

20

Composite zones produced in situ in the Ni3Al phase

Olejnik E., Janas A., Sikora G., Tokarski T., Nowak J.

Archives of Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 13, iss. 1

107--112

EN

The study presents the results of research on the development of composite zones in castings based on the intermetallic phase of Ni3Al. Composite zones were obtained by placing packets with substrates for the reaction of titanium carbide in a foundry mould. To provide a variable carbides content in the composite zone, two compositions of the packets were prepared. The first packet contained only substrates for the reaction of TiC synthesis; the second one also contained a filler. The resulting composite zones in castings were examined for the filler effect on changes in the volume fraction, size and morphology of carbides in the zone. In addition, the effect of filler on the mechanical properties of the zone was verified, observing changes of Vickers hardness in this area. It was found that the presence of filler in the composition of the packet for synthesis reduced the content of carbides, as well as their size and morphology. Lower surface content of carbides reduced hardness of the zone, which enabled smooth control of the mechanical properties. At the same time, the use of the selected filler did not disturb the course of the TiC carbide synthesis.