Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Heat Transfer Calculations in Barrel Cover of 35 mm Naval Armament System Gun

Dębski A., Koniorczyk P., Leciejewski Z., Preiskorn M., Surma Z., Zmywaczyk J.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2018

|

Vol. 9, Nr 3 (33)

57--74

EN

This paper presents the results of numerical simulations of non-stationary heat transfer in a 35 mm anti-air gun barrel cover made of composite materials. The cover protects the gun against weather conditions, including sea water effects, and serves as a protection against mechanical damage. It was assumed that heat coercion in this problem will be the heat condition reached by the material of the barrel with the cover removed, after firing three bursts of 7 shells each, 120 s after opening fire. It was assumed, that in the second 120, the gun crew installs the gun cover and at this point, the heating process begins, followed by cooling of the cover material. The problem of initial and boundary value in the barrel with a cover installed system was solved as a three-dimensional initial and boundary problem. The initial and boundary value model adopted for the coverless barrel and the calculation results for the first burst of seven shells was presented in paper [7]. To obtain the heat condition of the barrel in the second 120, it was necessary to perform calculations for the second and third bursts, and for the barrel cooling processes starting in the second 120. The calculations were performed with a finite element method in the COSMOS/M software [9]. The cover material temperature values obtained during the numerical simulation are well below the temperature of 387K, which could form the upper limit of the composite applicability temperature range.

PL

W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznych nieustalonego przewodzenia ciepła w osłonie lufy armaty przeciwlotniczej kalibru 35 mm wykonanej z materiałów kompozytowych. Osłona zabezpiecza armatę przed wpływem czynników atmosferycznych, w tym wody morskiej oraz stanowi ochronę przed uszkodzeniami mechanicznymi. Założono, że wymuszeniem cieplnym w tym zagadnieniu będzie stan cieplny osiągnięty przez materiał lufy ze zdjętą osłoną, po oddaniu trzech serii po 7 strzałów w każdej, po upływie 120 s od rozpoczęcia strzelania. Założono, że w 120. sekundzie obsługa armaty zakłada osłonę lufy i od tej chwili następuje proces nagrzewania się, a następnie chłodzenia materiału osłony. Zagadnienie wymiany ciepła w układzie lufa z nałożoną osłoną rozwiązano jako trójwymiarowe zadanie początkowo-brzegowe. Przyjęty model wymiany ciepła dla lufy nieosłoniętej i wyniki obliczeń dla pierwszej serii siedmiu strzałów autorzy przedstawili w pracy [7]. Do otrzymania stanu cieplnego lufy w 120. sekundzie konieczne było przeprowadzenie obliczeń dla drugiej i trzeciej serii strzałów, a także procesy chłodzenia lufy do 120. sekundy. Obliczenia wykonano metodą elementów skończonych za pomocą programu COSMOS/M [9]. Wartości temperatury materiału osłony uzyskane podczas symulacji numerycznej mieszczą się znacznie poniżej temperatury 387 K, mogącej stanowić górną granicę zakresu temperaturowego stosowalności kompozytu.

2

Phase Equilibria in the Bi-In-Sn-Zn System. Thermal Analysis vs. Calculations

Dębski A., Onderka B., Gąsior W., Gancarz T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 4

1945--1955

EN

With the use of the differential thermal analysis (DTA), studies of the phase transitions were conducted for 90 of alloys from the quaternary Bi-In-Sn-Zn system and for the constant ratio of Bi:In and Bi:Sn. The studies were conducted for the alloys prepared from the purity metals (Bi, In, Sn, Zn = 99.999 mas. %) by way of melting in a graphite crucible in a glove-box filled with Ar, in which the impurities level was less than 0.1 ppm. After melting and thorough mixing, the liquid alloys were poured out into a graphite test mold. The phase transition temperature data obtained from the DTA investigations were next confronted with those determined from the calculations based on the binary and ternary optimized thermodynamic parameters available in the literature. It was found that the experimental and the calculated phase transition temperatures were in good agreement.

3

Calorimetric Measurements of Ga-Li System by Direct Reaction Method

Dębski A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2A

919--926

EN

The direct reaction calorimetric method was used for the determination of the formation enthalpy of alloys which concentrations correspond to the: Ga7Li2, Ga9Li5, GaLi, Ga4Li5, Ga2Li3, and GaLi2 intermetallic phases. The obtained experimental values of the formation enthalpy were: –18.1 ±0.8 kJ/mol at., –26.5 ±0.3 kJ/mol at., –34.7 ±0.3 kJ/mol at., –33.5 ±0.5 kJ/mol at., –32.8 ±0.3 kJ/mol at. and –24.6 ±1.4 kJ/mol at., respectively. After the calorimetric measurements, all the samples were checked by way of X-ray diffraction investigations to confirm the structure of the measured alloys. All the measured values of the formation enthalpy of the Ga-Li alloys were compared with literature data and the data calculated with use of the Miedema model.

4

Analysis of Heat Transfer in a 35 mm Barrel of an Anti-Aircraft Cannon

Dębski A., Koniorczyk P., Leciejewski Z., Preiskorn M., Surma Z., Zmywaczyk J.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2016

|

Vol. 7, Nr 3 (25)

71--86

EN

The paper presents the results of computer simulations of unidentified transient heat transfer in the wall of a 35 mm cannon barrel for a single shot and for a sequence of seven shots with a subsequent firing break. The cannon barrel was made of 32CrMoV12-28 steel. For the phenomenon modelling, it was assumed that the material of the barrel wall is uniform and the barrel’s inner surface does not feature a protective coating of galvanic chrome or a nitrided casing. Calculations were performed for two input data variants: (i) for constant values of thermophysical parameters and (ii) for a temperature-dependent specific heat. The barrel with an overall length of 3150 mm was divided into 6 zones. On the inner surface of the barrel in each zone there were assumed various values of heat flux density expressed as rectangular functions qi (t, rw, z ) = consti in the range from 0 to 10 ms (with the start of ti of the function qi shifted in the subsequent zones). The calculation time for a single shot was assumed as equal to 100 ms. The calculations were performed with a finite element method in COSMOS/M software.

PL

W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznych nieustalonego przewodzenia ciepła w ściance lufy armaty kalibru 35 mm dla pojedynczego strzału oraz dla sekwencji serii siedmiu strzałow i następującej po niej przerwy. Lufa armaty została wykonana ze stali 32CrMoV12-28. Modelując zjawisko, przyjęto założenie, że materiał ścianki lufy jest jednolity, a wewnętrzna powierzchnia lufy nie zawiera powłoki ochronnej w postaci warstwy chromu galwanicznego lub warstwy azotowanej. Obliczenia wykonano w dwoch wariantach danych wejściowych, tzn. przy stałych wartościach parametrow termofizycznych oraz gdy ciepło właściwe zależy od temperatury. Lufę o długości całkowitej 3150 mm podzielono na 6 stref. W każdej strefie, na powierzchni wewnętrznej lufy zadano inne wartości gęstości strumienia ciepła w postaci funkcji prostokątnych qi (t, rw, z) = consti w zakresie od 0 do 10 ms (z przesunięciem startu ti funkcji qi w kolejnych strefach). Czas obliczeń dla pojedynczego strzału założono rowny 100 ms. Obliczenia wykonano metodą elementow skończonych za pomocą programu COSMOS/M.

5

Badania spieku 77W-20Re-3Ni przeznaczonego na rdzenie pocisków przeciwpancernych

Majewski T., Dębski A., Leszczyńska-Sejda K.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2015

|

Vol. 6, Nr 4 (22)

69-81

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu wytwarzania i właściwości wolframowego spieku ciężkiego, przeznaczonego na rdzenie podkalibrowych pocisków przeciwpancernych. Badany materiał zawierał 77% wolframu, 20% renu oraz 3% niklu. Próbki do badań wykonywano technologią metalurgii proszków. Zastosowano izostatyczne prasowanie mieszanki proszków i dwustopniowe spiekanie: wstępne - w atmosferze zdysocjowanego amoniaku i ostateczne - w próżni. W artykule zamieszczono schemat wytwarzania tego spieku i pokazano przykładowe obrazy jego mikrostruktury. W dalszej części zamieszczono wyniki analizy składu chemicznego w wybranych mikroobszarach badanego materiału oraz wybrane właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość na ściskanie i twardość. Z otrzymanych spieków wykonano rdzenie do pocisków i umieszczano je w stalowym sabocie. Pokazano wyniki eksperymentów balistycznych dotyczących badania właściwości penetracyjnych w zakresie zastosowania tego spieku na rdzenie pocisków przeciwpancernych. Określono współczynnik penetracji, a także przedstawiono obrazy przekrojów rdzeni po strzelaniu. W oparciu o zdjęcia wykonane przy zastosowaniu skaningowego mikroskopu elektronowego opisano mikrostrukturę wybranych próbek. Ustalono, że procesowi penetracji towarzyszyło zjawisko samoostrzenia rdzenia.

EN

The results of investigation of production process and properties of W-Re-Ni sinters intended for cores of anti-tank missiles were presented in the paper. The tested material contained 77% of tungsten, 20% of rhenium and 3% of nickel. The test specimens were made by powder metallurgy. The production process consisted of powder mixture pressing by CIP method and two-stage sintering: initial - in an atmosphere of dissociated ammonia and final - in vacuum. The diagram of the production process of this sinter and exemplary picture of its microstructure were shown in the paper. The results of the analysis of the chemical composition of selected microregions examined materials, and selected mechanical properties such as compressive strength and hardness were presented in the next part of the paper. The cores of the projectiles, which were made from the examined materials, were put in a steel sabot. The results of experiments connected with investigation of the penetration properties in the field of using this sinter as the cores of anti-tank shells were shown. The penetration coefficient was determined, and moreover cross-sectional images of the cores after shooting were presented. Based on the photographs taken using a scanning electron microscope the microstructure of selected samples was described. It was settled that the cores selfsharpening phenomenon was appeared during penetration.

6

Thermodynamic Assessment Of The Bi-In-Zn System

Onderka B., Dębski A., Gąsior W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

567--575

EN

A thermodynamic description of the entire ternary Bi-In-Zn system was obtained by the CALPHAD modelling of the Gibbs energy of the liquid phase. The experimental data on the phase equilibria and the thermodynamic properties published and complemented by the authors’ own experiments were taken into account. In order to verify the phase equilibria in the Bi-In-Zn system, 15 different samples were studied in the temperature range of 300-900 K by the DTA technique during heating and cooling cycles. Coexisting phases and their composition were analyzed by the SEM and EDX techniques for 9 distinct samples after their thermal equilibration at 373 K and 473 K. Assessment and selected phase equilibrium calculations were performed with ThermoCalc and Pandat softwares, and compared with experimental data. The obtained results reproduce well the experimental data on both the phase equilibria and the thermodynamic properties in the optimized system.

PL

Z pomocą metody Calphad opracowano termodynamiczny model energii swobodnej Gibbsa fazy ciekłej w układzie fazowym Bi-In-Zn, co pozwoliło na termodynamiczny opis tego układu jako całości. Zastosowano własne i literaturowe dane eksperymentalne dotyczące równowag fazowych i właściwości termodynamicznych faz układu trójskładnikowego. W celu weryfikacji uzyskanego opisu wykonano pomiary DTA w zakresie temperatury 300-900 K dla 15 próbek stopów o różnych składach w kolejnych cyklach nagrzewania i studzenia. Równowagę fazową badano analizując technikami SEM i EDX skład fazowy i wzajemną rozpuszczalność składników wygrzewanych izotermicznie stopów w temperaturze 373 K i 473 K. Optymalizację parametrów modelowych i obliczenia termodynamiczne w układzie Bi-In-Zn wykonano za pomocą oprogramowania ThermoCalc i Pandat. Porównując obliczone równowagi fazowe i funkcje termodynamiczne z danymi doświadczalnymi stwierdzono bardzo dobrą zgodność wielkości eksperymentalnych z właściwościami topologicznymi i termodynamicznymi zoptymalizowanego układu.

7

The B-Li System. Calorimetric and Theoretical Studies

Dębski A., Braga M. H., Gąsior W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2513--2520

EN

The standard enthalpy of formation of the B78Li22 alloy was measured with the use of the water reaction calorimetric method at 25 °C (298 K). An X-ray diffraction study of the prepared sample was conducted. The obtained diffraction pattern was different from the patterns for the B3Li and B14Li3 phases. The standard enthalpy of formation obtained for the B78Li22 alloy was -39.0 ± 0.7 kJ/mole of atoms. This value corresponds well with the formation enthalpies of the phases from the boron-lithium system. Theoretical calculations of the standard enthalpy of formation were conducted for the B78Li22 alloy and the phases from B-Li system, which were investigated earlier. A discussion of the deviations observed between both sets of data (experimental and calculated) was performed. Additionally, DTA studies were performed for 14 alloys of the concentrations from 40 to 100 at. % of Li.

PL

Standardowa entalpia tworzenia stopu B78Li22 została zmierzona metodą kalorymetrii reakcyjnej wodnej. Próbka stopu po wyżarzaniu była poddana badaniom strukturalnym metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Uzyskany dyfraktogram jest inny od dyfraktogramów dla faz B3Li ora B14Li3. Zmierzona standardowa entalpia tworzenia stopu B78Li22 wyniosła -39.0 ± 0.7 kJ/mol atomów. Wartość ta dobrze koreluje z entalpią tworzenia faz z układu bor-lit. Przeprowadzone zostały również obliczenia teoretyczne standardowej entalpii tworzenia dla stopu B78Li22 oraz faz z układu B-Li, wcześniej badanych. Zaobserwowane rozbieżności między teoretycznymi i eksperymentalnymi wartościami entalpii tworzenia zostały przedyskutowane. Ponadto, wykonano pomiary DTA dla 14 stopów o stężeniach od 40 do 100 % at. Li.

8

Badania wysokoenergetycznych procesów w mieszaninach chloranu(V) sodu i oleju napędowego

Maranda A., Paszula J. M., Dębski A

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 12

2176-2180

PL

Przeprowadzono badania granulometryczne chloranu(V) sodu i wytypowano do badań prędkości detonacji i prędkości spalania dwie frakcje F-1 (0,8-2,0 mm) oraz F-2 (<0,6 mm). W warunkach doświadczeń nie uzyskano detonacji badanych mieszanin. Dowodem na to są pozostałości rur stalowych, w których przeprowadzano próby detonacji. Bardzo niskie szybkości spalania określono za pomocą rejestracji sygnału uzyskanego z fotodiod. Dla mieszaniny o składzie 90,5/9,5 chloranu(V) amonu i oleju napędowego uzyskano szybkość spalania wynoszącą 0,47 mm/s i 0,337 mm/s dla frakcji odpowiednio F-1 i F-2.

EN

NaCI03 (grain size 0.8-2.0 or <0.6 mm) was mixed with a gas oil and studied for explosion affinity. No detonation process was observed. The NaCIO3/oil mixts. (90.5/9.5) showed combustion rates 0.47 mm/s and 0.337 mm/s for both NaCIO3 grain fractions, resp.

9

New Features of Entall Database: Comparison of Experimental and Model Formation Enthalpies

Dębski A., Dębski R., Gąsior W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1337--1343

EN

This paper presents a new version of the Entall database of the thermodynamic properties of metals and their alloys. The changes are related to the thermodynamic data of new binary and ternary systems as well as the integration of the database with an application for the modeling of the formation enthalpies of intermetallic phases with the use of the Miedema model. Using this tool, calculations of the enthalpies of formation of 38 intermetallic phases from 12 binary systems were performed and a comparative analysis conducted. The results of the analysis clearly showed a weak correlation between the model and experimental data. To improve this correlation, an intermediate method of proportional change was proposed, on the basis of the measurement of the enthalpy of formation for one of the phases. The values for the other phases obtained from this indirect method should not deviate much from the experimental ones provided that before the measurements (dissolving or pulping) or after them (direct synthesis), the phase being examined should undergo structural tests, in order to confirm its dominating amount in the samples.

PL

W pracy przedstawiona została nowa wersja bazy właściwośsci termodynamicznych metali i stopów Entall. Modyfikacja dotyczyła z jednej strony danych termodynamicznych nowych układów dwu i trójskładnikowych a z drugiej zaadaptowania do niej opracowanego programu (kalkulatora) do modelowania entalpii tworzenia faz międzymetalicznych modelem Miedemy. Korzystając z tego nowego narzędzia wykonane zostały obliczenia entalpii tworzenia dla 38 faz międzymetalicznych z 12 układów dwuskładnikowych oraz przeprowadzona została analiza porównawcza. Wyniki analizy pokazały jednoznacznie słaba korelacje między danymi modelowymi i doświadczalnymi. Dla poprawienia tej korelacji zaproponowana została pośrednia metoda proporcjonalnej zmiany w oparciu o pomiar entalpii tworzenia dla jednej z faz. Uzyskane z tej pośredniej metody wartości dla innych faz powinny niewiele odbiegąc od eksperymentalnych przy spełnieniu warunku, że faza dla której wykonywane były badania została przed pomiarami (rozpuszczanie lub roztwarzanie) lub po nich (bezpośrednia synteza) poddana badaniom strukturalnym, w celu potwierdzenia jej dominującej ilości w próbkach.

10

Formation Enthalpy of BLi Intermediate Phase

Gąsior W., Dębski A., Major R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

299--303

EN

The formation enthalpy of the BLi (B48Li52) intermetallic phase was measured with the use of the water reaction and the direct reaction calorimetric method. The phase was prepared of weighed amounts of B and Li in a glove-box filled with high purity argon. The BLi phase was confirmed with using the X-ray diffraction investigations. The experiments were carried out with the use of a water reaction calorimeter (water reaction calorimetric technique) at 25°C (298 K) in air, as well as a direct reaction calorimeter at 752°C in high purity argon. The formation enthalpy value obtained for the BLi phase in the case of the water reaction calorimetric method equaled -30.3±2.2 kJ/mole of atoms and in the case of the direct synthesis technique - 29.4±2.0 kJ/mole of atoms.

PL

Entalpia tworzenia fazy międzymetalicznej BLi (B48Li52) została zmierzona przy użyciu metody rozpuszczania w wodzie oraz metody bezpośredniej reakcji. Faza była wytworzona w komorze manipulacyjnej w atmosferze oczyszczonego argonu z odpowiednich naważek B oraz Li. Eksperymenty zostały przeprowadzone przy użyciu kalorymetru wodnego (technika kalorymetryczna pozwalająca na pomiar reakcji z wodą) w 25°C (298 K) w powietrzu, a także przy użyciu metody bezpośredniej reakcji w 752°C w atmosferze argonu o wysokiej czystości. Uzyskana wartość entalpii tworzenia fazy BLi w przypadku kalorymetrycznej metody reakcji z wodą wynosiła -30,3±2,2 kJ/mol atomów a w przypadku metody bezpośredniej reakcji: - 29,4±2,0 kJ/mol atomów.

11

SURDAT 2 - baza danych właściwości fizykochemicznych stopów

Dębski A., Gąsior W.

Przegląd Spawalnictwa

|

2013

|

R. 85, nr 8

52--57

PL

Wydana w 2007 r. baza danych lutów bezołowiowych SURDAT zawierała głównie dane dotyczące napięcia powierzchniowego, gęstości oraz objętości molowej kilkunastu układów dwu-, trój- i czteroskładnikowych. Od tego czasu, realizując programy badawcze oraz korzystając z danych fizykochemicznych prezentowanych w publikacjach, autorzy zebrali duży materiał badawczy i opracowali nową wersję bazy SURDAT 2. Baza ta zawiera dane dla ponad pięćdziesięciu wieloskładnikowych stopów. Nowe dane w bazie SURDAT 2 to właściwości elektryczne, mechaniczne i meniskograficzne (zwilżające) lutów bezołowiowych, a także wartości modelowe lepkości i napięcia powierzchniowego, wykresy fazowe i wyniki badań temperatury przemian fazowych metodą analizy termicznej DTA. Ze względu na rozbudowę bazy planowana jest nowa wersja internetowa. Będzie ona również, jak poprzednie, bezpłatna i dostępna pod adresem www.surdat.imim.pl.

EN

SURDAT database published in 2007 consists mainly data of the surface tension, density and molar volume for a dozen and twenty binary, ternary and quaternary systems. Basing on experimental studies of own projects and data from the literature authors gathered new data for several dozen of lead-free solder systems and worked out new version of database SURDAT 2. It contains the properties for over fifty binary and multi-component alloys. New data in the SURDAT 2 that are electrical, mechanical and meniscographic (wetting) properties of lead free solders and also modelled values of surface tension and viscosity, phase diagrams, and phase transition temperatures by DTA. Because a gradual development of database authors plans in future to create new internet version of base. It will be also free of charge and available from the website of Institute www.surdat.imim.pl.

12

Synteza i zastosowanie wodorku glinu jako składnika paliw rakietowych

Zygmunt B., Pietrzykowski A., Jurkowski J., Lipiński M., Dębski A.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2013

|

Vol. 4, Nr 1 (11)

87-96

PL

W artykule przedstawiono wyniki pracy dotyczące opracowania mokrej syntezy (bezciśnieniowej) wodorku glinu. Związek ten jest interesujący dla techniki magazynowania wodoru, ponieważ zawiera 10% masowych łatwo wydzielanego wodoru. Jako dodatek energetyczny do heterogenicznych paliw rakietowych powoduje wzrost impulsu właściwego paliwa do 300 sekund. Opisano metodę otrzymywania wodorku glinu i sposób stabilizacji produktu. Wykonano próbki paliwa rakietowego z dodatkiem 10% wodorku glinu i zmierzono wybrane właściwości balistyczne – ciepło spalania i prędkość palenia.

EN

Results of the research focusing on the wet synthesis of aluminum hydride (AlH3) were summarized. The compound is the object of interest in hydrogen storage due to its high concentration of hydrogen (10,1% by mass). Composite propellants containing 20-25% of AlH3 can achieve high specific impulse, up to 300 seconds. In the paper the synthesis of the compound is described and the key stabilization method is underlined. The scanning electron microscopy picture of the crystals were shown. The stabilized form of the AlH3 were used to prepare samples of composite propellants and their basic parameters were measured. AlH3 as an ingredient of composite propellants significantly increases the heat of combustion and the rate of burning.

13

Investigation of structures in As-cast alloys from the Mg-Zn-Ca system

Kubok K., Lityńska-Dobrzyńska L., Wojewoda-Budka J., Góral A., Dębski A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

329--333

EN

Alloys of nominal composition Mg-3Zn-xCa (x = 0, 0.2, 0.5, 0.7, 1.0, 1.3) wt.% have been prepared by resistance melting and casting into graphite mould under argon atmosphere. All investigated alloys have revealed α(Mg) dendritic microstructures with intermetallic phases distributed in interdendritic spacing. The Mg4Zn7 has been identified as the main phase which coexists with α(Mg) in the Mg-Zn alloy. Calcium addition causes the formation of ternary Ca2Mg6Zn3 hexagonal phase, denoted also as Ca3MgxZn15-x . The increase of Mg/Zn ratio from 0.59 in Mg-3Zn-0.2Ca wt.% alloy to 2.72 in Mg-3Zn-1.3Ca wt.% alloy in this phase is connected with an increase in the lattice parameters. The microhardness of the Ca containing alloys increases up to 67 HV (for the alloy containing 1.3 wag.% Ca) compared to the 50 HV for Mg-3Zn wt.% alloy.

PL

Stopy o składach Mg-3Zn-xCa (x = 0, 0.2, 0.5, 0.7, 1.0, 1.3) %wag. topiono w piecu oporowym w atmosferze argonu i odlano do tygla grafitowego. Wszystkie badane stopy posiadają po odlaniu mikrostrukturę dendrytyczną α -Mg, z obecnością faz międzymetalicznych w przestrzeniach międzydendrytycznych. Główna faza międzymetaliczna w stopie Mg-3Zn (referencyjnym) była faza Mg4Zn7. Dodatek Ca powoduje tworzenie się heksagonalnej fazy potrójnej Ca2Mg6Zn3, opisywanej również jako Ca3MgxZn15-x . Stosunek Mg/Zn w tej fazie zmienia się od wartości 0.59 dla stopu Mg-3Zn-0.2Ca do 2.72 dla stopu Mg-3Zn-1.3Ca, co związane jest ze zwiększaniem się parametrów komórki elementarnej. Obecność Ca w stopie powoduje wzrost mikrotwardości do 67 HV dla stopu zawierającego 1.3 wag.% Ca (w porównaniu do 50 HV dla stopu Mg-3Zn).

14

Entall - thermodynamic database of alloys

Dębski A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 4

1147--1148

EN

Li-Si, Ag-Ca, B-Li, Ca-Li and Al-Li belong to the group of application alloys. The Entall database includes experimental data on the enthalpy of formation of the intermetallic phases belonging to the mentioned systems, as well as software for the calculation of other thermodynamic functions. The presented Entall database is the first proposal of a thermodynamic property data, which will be gradually extended by new metal alloy systems. It is a free database, available at www.entall.imim.pl.

PL

Stopy Li-Si, Ag-Ca. B-Li, Ca-Li. oraz Al-Li należą do grupy stopów, mających zastosowania aplikacyjne. Baza Entall zawiera eksperymentalne dane entalpii tworzenia faz międzymetalicznych należących do cytowanych układów oraz oprogra- mowanie dające możliwość wyliczenia innych funkcji termodynamicznych. Prezentowana baza Entall jest pierwszą propozycją bazy właściwości termodynamicznych, która będzie stopniowo rozbudowywana o nowe układy stopów metali. Jest to baza darmowa i dostępna pod adresem www.entall.imim.pl.

15

Badania numeryczne dynamicznej odpowiedzi układu automatyki karabinka podstawowego podczas strzelania ogniem seryjnym

Damaziak K., Dębski A., Gacek J., Małachowski J., Płatek P., Woźniak R.

Modelowanie Inżynierskie

|

2012

|

T. 14, nr 45

12--20

PL

Celem niniejszej pracy jest przedstawienie wybranych wyników badań numerycznych polegających na odwzorowaniu działania układu automatyki karabinka podstawowego kalibru 5,56 mm działającego na zasadzie odprowadzenia gazów prochowych przez boczny otwór w lufie z krótkim ruchem tłoka gazowego w warunkach ognia seryjnego (trzy strzały). W treści artykułu scharakteryzowano przyjęty do obliczeń model numeryczny MES, zdefiniowane warunki początkowo-brzegowe, zaprezentowano oraz omówiono otrzymane wyniki.

EN

The main goal of the paper is to present the opportunities of FE analysis in process of investigation of modular small arms system dynamic response under burst firing. In the presented study authors describes method of investigation, loads − boundary conditions and applied constitutive models. The achieved results of analysis such as kinematic and stress characteristics are depicted in the graphical form. Additionally, the displacement of muzzle tip is compared with experimental outcomes recorded while laboratory shooting. In the final part of the paper conclusions are drawn.

16

Ciągliwość dynamiczna stali 38HMJ (1.8509) z warstwą azotowaną w warunkach próby pierścieniowej

Dębski A., Janiszewski J

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

689--692

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych, których celem była ocena ciągliwości stali 38HMJ (1.8509) z warstwą azotowaną (rys. 1) w warunkach dynamicznego odkształcenia plastycznego. Ocenę ciągliwości badanej stali przeprowadzono ze względu na wymagania stawiane materiałom stosowanym w produkcji luf broni strzeleckiej. Badania ciągliwości przeprowadzono zarówno w warunkach kwazistatycznego (rys. 2, tab. 1), jak i dynamicznego odkształcenia. Próby dynamiczne wytypowanej stali wykonano za pomocą niestandardowej metody badawczej, tj. techniki elektromagnetycznej próby pierścieniowej, który zapewnia badanie materiałów w warunkach odkształcenia plastycznego z szybkościami odkształcenia rzędu 104 s–1 (rys. 3 i 4). Ponadto dynamiczne rozciąganie stali 38HMJ zrealizowano z zastosowaniem pośredniej metody napędzania wykorzystującej tzw. pierścień kompozytowy (rys. 5). Do rejestracji i analizy ruchu pierścienia podczas ekspansji promieniowej wykorzystano szybką kamerę oraz specjalistyczne oprogramowanie Tema Motion 2D, gwarantujące dużą dokładność pomiarową (rys. 4 i 6). W wyniku przeprowadzonych prób pierścieniowych stwierdzono, że próbki pierścieniowe z warstwą azotowaną pękają już w początkowej fazie napędzania (rys. 7) na wiele drobnych fragmentów (rys. 8). Obserwacje te dowodzą, że ciągliwość pierścieni ze stali 38HMJ z warstwą azotowaną obniżyła się w sposób drastyczny w porównaniu z pierścieniami wykonanymi ze stali w stanie dostawy (rys. 9). Negatywny wpływ warstwy azotowanej na ciągliwość dynamiczną stali 38HMJ potwierdzają także obliczone wartości wydłużenia obwodowego εθ i odkształcenia równomiernego εr (tab. 3), które osiągnęły zaledwie poziom odpowiednio 0,4 i 0,1%. Jest to niekorzystne zjawisko ze względu na bezpieczeństwo eksploatacji luf broni strzeleckiej, dlatego powinno ono być uwzględnione podczas badań nad zastosowaniem stali 38HMJ w produkcji luf.

EN

The results of experimental studies on ductility assessment of 38HMJ (1.8509) steel with surface enriched with nitrogen under high strain rate loading conditions are presented in this paper. The ductility evaluation of the tested steel was carried out with respect to requirements applying to barrel materials. The ductility studies were performed both under quais-static (Fig. 2, Tab. 1) and dynamic deformation conditions. High strain rate experiments were conducted with the use of the unusual experimental method, that is, an electromagnetic expanding ring technique, which guarantees materials studies with strain rates order of 104 s–1 (Fig. 3 and 4). Moreover, the dynamic tensile of the selected steel was realized by applying the indirect launching method with using a so-called composite ring (Fig. 5). Besides, to record and analyze the ring motion during radial expansion, the high speed camera and specialized Tema Motion 2D software were used to guarantee high measuring accuracy (Fig. 4 and 6). As result of the performed ring tests, it was found that ring samples with surface enriched with nitrogen broke up at the first stage of ring launching (Fig. 7) into many small fragments (Fig. 8). These observations demonstrate that ring ductility of 38HMJ steel with surface enriched with nitrogen decreases in a drastic way in comparison to analogous ring samples made of 38HMJ steel in as-received state (Fig. 9). The negative influence of a nitride layer on the dynamic ductility of 38HMJ steel is also confirmed by the calculated values of circumferencal elongation εθ and uniform strain εr (Tab. 3), which achive only the level of 0.4 and 0.1%, respectively. It is a disadvantageous phenomenon, with respect to requirements applying to barrel materials, therefore it should be taken into consideration during the studies on application of 38HMJ steel in barrels fabrication.

17

Badania procesów sferoidyzacji plazmowej mieszanek proszkowych W-Re-Ni i W-Re-Ni-Fe

Majewski T., Dębski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 5

464--468

PL

W pracy przedstawiono wybrane wyniki badań dotyczących sferoidyzacji plazmowej mieszanek proszkowych W-Re-Ni oraz W-Re-Ni-Fe. Proszki wytworzone w ten sposób charakteryzują się m.in bardzo dobrą zagęszczalnością, co może w konsekwencji poprawić właściwości gotowego spieku. Przewiduje się, że materiały te mogą znaleźć zastosowanie w produkcji rdzeni pocisków przeciwpancernych, a także wysokoprądowych styków elek- trycznych. Przedstawiono schemat procesu otrzymywania sferoidyzowanych mieszanek proszkowych (rys. 1). Sferoidyzacja była realizowana z wykorzystaniem stanowiska do natryskiwania plazmowego, w komorze wypełnionej gazem obojętnym. W artykule zamieszczono zdjęcia mieszanek plazmowych przed modyfikacją i po niej, które pokazują zmiany wielkości i kształtu cząstek proszków zachodzące w trakcie procesu sferoidyzacji (rys. 3 i 4). Pokazano również odpowiadające tym stadiom rozkłady granulometryczne. Wyniki badań wskazują, że w rezultacie modyfikacji otrzymano cząstki o kształcie sferycznym oraz nastąpiło zwiększenie ich średnicy. Warunki prowadzenia tego procesu spowodowały, że nastąpiło utlenienie proszków, dlatego w końcowej fazie produkcji należało je poddać redukcji. Wykazano, że temperatura 900°C jest wystarczająca dla uzyskania pełnej redukcji tlenków w badanych mieszankach proszkowych (rys. 6, tab. 1). W pracy przedstawiono również wy niki badań naprężeń wewnętrznych w cząstkach proszków (rys. 7), które pozwoliły stwierdzić, że modyfikacja w strumieniu plazmy jest przyczyną znacznego wzrostu naprężeń w porównaniu z tymi, jakie występują po długotrwałym mieszaniu w mieszalniku kulowym. Takie „uaktywnienie” proszków może umożliwić intensyfikację procesów dyfuzji w trakcie wytwarzania spieku, a przez to możliwość obniżenia temperatury lub skrócenia czasu operacji spiekania.

EN

Selected measurement results of plasma spheroidization used for W-Re-Ni and W-Re-Ni-Fe powder mixtures are presented in the paper. Powders produced in this way have a very good compressibility which, in turn, can improve final sinter properties. One can expect that those materials can be used for production of armour-piercing kinetic energy penetrators or high-current contacts. The scheme for production process of the spheroidized powder mixtures is presented (Fig. 1). The spheroidization was carried out on the stand for plasma spraying in the chamber filled with neutral gas. The pictures of plasma mixtures before and after modification, which show changes in size and shape of powder particles, as well as corresponding to these mixture types size distributions are also presented in the paper (Fig. 3 and 4). Measurement results show that after modification powder particles are of spherical shape and their diameters increase. The conditions of the spheroidization process led to powder oxidation and that is why in the final production stage the powders were subjected to reduction. It was demonstrated that temperature of 900°C is sufficient for complete oxide reduction in the tested powder mixtures (Fig. 1, Tab. 1). Test results of internal stresses in powder particles revealed that exactly modification in plasma jest is responsible for significant growth of these stresses, compared to stresses after long-term mixing in a ball mixer (Fig. 7). Such “activation” of powder can intensify diffusion processes during powder production thus giving a chance to lower temperature or shorten sintering process.

18

Badania numeryczne wytrzymałości lufy kal. 5,56 mm wykonanej ze stali 30HN2MFA poddanej chromowaniu

Dębski A., Małachowski J., Płatek P., Sybilski K.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

677--681

PL

Jednym z kluczowych elementów każdej broni strzeleckiej determinującym jej właściwości użytkowe, tj. trwałość oraz niezawodność jest podzespół lufy. Wpływ obciążenia impulsu ciśnienia wysokotemperaturowych gazów prochowych o znacznej wartości, erozyjny charakter ich oddziaływania oraz wzajemna współpraca płaszcza pocisku z bruzdami przewodu lufy stanowi obciążenie cykliczne o charakterze termomechanicznym. Efektem jego działania jest stopniowa zmiana geometrii przewodu lufy będąca następstwem zużycia warstwy wierzchniej. W przypadku luf karabinkowych (kal. 5,56 mm) jedną z powszechnie stosowanych metod pozwalających na zwiększenie odporności na zużycie cierne przewodu lufy jest m.in. obróbka cieplna materiału (stali 30HN2MFA) lufy (hartowanie, a następnie odpuszczenie wysokie do twardości 25÷30 HRC) oraz pokrywanie samego przewodu powłoką twardego chromu galwanicznego. Autorzy publikacji zaproponowali dwustopniowy proces oceny właściwości wytrzymałościowych lufy poddanej dynamicznemu obciążeniu z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Pierwszy z proponowanych wariantów obliczeń dotyczy ujęcia makroskopowego. Na podstawie otrzymanych wyników można sformułować wnioski dotyczące wartości średnic zewnętrznych określających poszczególne odcinki lufy (rys. 9, 10, tab. 2). Drugi etap obliczeń jest dokadniejszy z uwzględnieniem odmiennych właściwości materiałowych określających powłokę chromu o grubości 0,2 mm. W wyniku realizacji badań otrzymano wyniki w postaci stanów naprężeń oraz odkształceń. Analizując wyniki obliczeń wykonane dla modelu szczegółowego sformułowano wnioski zbieżne z wynikami badań eksperymentalnych dotyczących badań trwałości przewodu lufy. Wyniki obliczeń przedstawiono w postaci wykresów (rys. 14, 15).

EN

Barrel is one of the most significant subassemblies of small arms systems which determines its functional properties such as durability and reliability. During the firing process the barrel bore is exposed to high temperature and pressure of powder charge gases, erosion, and interaction between the grooves with projectile jackets. The main feature of presented process is thermomechanical periodically repeated load. It causes the negative effects such as abrasion wear and produce changes of barrel cross-section geometry during long-term interaction. In order to increase the abrasion resistance of barrel material (30HN2MFA steel) the thermochemical treatments such as hardening and high-temperature tempering (25÷30 HRC hardness) are used. Additionally the surface of barrel bore is coated with hard, abrasion resistive materials (e.g. chromium). The aim of this paper is to present the novel evaluation method of barrel strength in dynamic loading conditions. The proposed procedure consist of two stages of numerical analysis with the use of finite elements method. The first stage is focused on the mechanical strength properties of barrel. The result of this analysis defines the values of barrel’s outer diameters in its different sections (Fig. 9, 10, Tab. 2). The second stage of proposed method is more detailed from materials point of view. This analysis takes into consideration the different material properties of chromium coating (the thickness of chromium layer was 0,2 mm). Based on the numerical calculations the state of stress and strain is achieved as a result (Fig. 14, 15). Following the numerical analysis process, obtained results were compared with experimental data and were found to be convergent with them, which proves the utility of the proposed method.

19

Enthalpy of formation of intermetallic phases from Fe-Ni-Ti System. Comparative studies

Gąsior W., Dębski A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 4

1095-1104

EN

The solution calorimetric method was used for the measurement of the formation enthalpy of the binary FeTi and Fe2Ti intermetallic phases and of the FeNiTi2 phase from the region of the ternary B2 one. The FeNi and FeNiTi2 phases were prepared by levitation melting and the Fe2Ti phase - by melting the metals in a glove-box under high purity argon. The alloys obtained were identified by the X-ray diffraction analysis. The structural study of the alloys with the composition equal to the FeTi and Fe2Ti phase confirmed the mentioned phases mainly in the samples. In the case of the ternary alloy of the composition of the FeNiTi2 phase, a slight amount of iron was also found. The obtained values of the formation enthalpy equal as follows: -27.2±1.3 kJ/mole of atoms, -22.5±1.4 kJ/mole of atoms and -34.2±1.3 kJ/mole of atoms for the Fe2Ti, FeTi and FeNiTi2 phase, respectively.

PL

Stosując kalorymetryczna metodę rozpuszczania zostały zmierzone entalpie tworzenia dwóch dwuskładnikowych faz międzymetalicznych FeTi i Fe2Ti oraz z obszaru fazy trójskładnikowej B2. Fazy FeTi i FeNiTi2 zostały przygotowane metoda lewitacyjnego topienia a faza Fe2Ti metoda metalurgiczna przez stopienie metali w komorze manipulacyjnej z atmosfera ochronna argonu wysokiej czystości. Otrzymane stopy były poddane identyfikacji metoda analizy dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Badania te potwierdziły występowanie w próbkach dwuskładnikowych głównie faz FeTi i Fe2Ti. W przypadku stopu trójskładnikowego oprócz fazy FeNiTi2 została wykryta niewielka ilość żelaza. Zmierzone wartości entalpii tworzenia faz wynoszą: -27.2±1.3 kJ/mol atomów dla Fe2Ti, -22.5±1.4 kJ/mol atomów dla FeTi oraz -34.2±1.3 kJ/mol atomów dla FeNiTi2.

20

Badania fizycznej struktury prochu i heterogenicznych paliw rakietowych

Zygmunt B., Dębski A.

Przemysł Chemiczny

|

2011

|

T. 90, nr 4

533-536