Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zagospodarowanie odpadów poprocesowych z termicznego przekształcania odpadów komunalnych

Mikuła J., Łach M.

Nowa Energia

|

2018

|

nr 4

32--34

PL

Każdego roku na świecie wzrastają nakłady planowanych i realizowanych inwestycji związanych z budową spalarni odpadów komunalnych. Postępowanie takie umożliwia istotną redukcję objętości wytworzonych odpadów w zakresie od 80 do 95%. Jednak również w wyniku procesu spalania powstają różne materiały poprocesowe - popioły i żużle, które zawierają metale ciężkie i inne niebezpieczne substancje i powinny one zostać w odpowiedni sposób zestalone lub przetworzone tak, aby możliwe było ich bezpieczne gospodarcze wykorzystanie

2

Alkaliczna aktywacja popiołów i żużli ze spalarni odpadów

Łach M., Mikuła J.

Technical Issues

|

2017

|

nr 1

41--45

EN

The paper concerns testing and treatment of post-process waste from waste incineration plants with alkaline activation. The paper presents research results on ash and slag from thermal waste treatment processes, which were exposed to alkaline solutions. The results of the research of waste which solidified by geopolymerization and the research results of the hydrothermal activation in order to obtain the zeolites, are presented. For ash and slag treated with geopolymerization we present the results of compressive strength and selected results of leaching. For the waste which were treated with hydrothermal synthesis, we present the particle morphology (SEM) of the obtained zeolites. The research confirmed the possibility of immobilization of ash and slag in geopolymers and the possibility of obtaining zeolites from certain types of waste generated in waste incineration plants.

3

Characteristics of sorbent products obtained by the alkaline activation of waste from waste incineration plants

Grela A., Łach M., Bajda T., Mikuła J.

Mineralogia

|

2017

|

Vol. 48, iss. 1/4

87--105

EN

Poland, by 2020 430,000 Mg of hazardous waste will be formed annually by the combustion of waste. This waste must be properly managed so as not to endanger the environment. One promising way to manage selected waste is to process it in the synthesis of materials characterised by sorption properties. The results presented in this paper concern the possibility of producing sorbents from waste materials marked with codes 190112 and 190114, which came from two waste incineration plants in Poland. Alkaline activation was performed using two methods: a) hydrothermal, in a solution of 8 M NaOH at 75°C for 24 h; and b) in an autoclave, using a solution of 2 M NaOH at 140°C for 6 h. XRD analyses led to the identification of materials after synthesis of the following zeolite phases: analcime, chabazite and thomsonite. chabazite and analcime can be valuable absorbent materials.

4

Synteza zeolitów z popiołów i żużli ze spalarni odpadów

Łach M., Mierzwiński D., Mikuła J.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 1

196--201

PL

Praca dotyczy możliwości zagospodarowania i wykorzystania odpadów wtórnych z procesów termicznego unieszkodliwiania odpadów do produkcji zeolitów. Do badań wykorzystano popioły lotne i żużle pochodzące z krajowych spalarni odpadów. Badane materiały poddawane zostały hydrotermalnej alkalicznej aktywacji w wodnym roztworze wodorotlenku sodu, przy różnych wariantach stężeń molowych. W wyniku badań stwierdzono przydatność tego rodzaju materiałów do syntezy zeolitów – otrzymano między innymi sodalit. Przedstawiono wyniki analiz SEM/EDS oraz XRD dla najbardziej efektywnych procesów syntezy.

EN

The work concerns the possibility of the use of secondary waste from waste incineration processes for the production of zeolites. The study used fly ash and slag from national waste incineration plants. The test materials were subjected to hydrothermal alkaline activation in aqueous solution of sodium hydroxide, the molar concentrations of the various variants. The research revealed the usefulness of this type of material for the synthesis of zeolites – obtained sodalite. Presents the results of analyzes of the SEM / EDS and XRD for the most efficient synthesis processes.

5

Sposoby zagospodarowania popiołów i żużli ze spalarni odpadów

Mikuła J., Łach M., Mierzwiński D.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 3

37--46

PL

W pracy zaprezentowano współczesne metody zagospodarowania, zestalania i immobilizacji popiołów i żużli ze spalarni odpadów. Przedstawiono innowacyjne technologie rozwiązujące problem tego rodzaju materiałów. Skupiono się na najbardziej obiecujących technologiach zestalania między innymi na procesach geopolimeryzacji. Przedstawiono przykładowe wyniki badań zestalonych popiołów i żużli w matrycach geopolimerowych. Przeprowadzone badania wykazały, że wymywalność metali ciężkich z matryc geopolimerowych zawierających popioły ze spalania odpadów komunalnych kwalifikuje je do składowania na składowiskach odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne. Badania te wykazały praktycznie 100% skuteczność immobilizacji takich pierwiastków jak bar (Ba), kadm (Cd), cynk (Zn), rtęć (Hg), nikiel (Ni), ołów (Pb). W przypadku chromu III (Cr+3) stwierdzono 97% poziom skuteczności immobilizacji. W celu unieruchomienia chromu VI (Cr+6) wprowadzano dodatki związków siarki. Badania potwierdziły niską skuteczność immobilizacji arsenu (As), selenu (Se) i molibdenu (Mo)

EN

The paper presents modern management methods, solidification and immobilization of ash and slag from waste incineration plants. The innovative technologies for solving this kind of problem were described. Results focused on the most promising technologies of solidification, among others geopolymerization processes. The paper presents examples of the results of solidified ash and slag in the geopolymer matrix. The studies showed that the leachable of heavy metals from the geopolymer matrix containing ashes from the incineration of municipal waste qualifies them for storage in landfills for non-hazardous and inert. Moreover, these studies demonstrated practically 100% eﬀectiveness for immobilization of the elements: bar (Ba), cadmium (Cd), zinc (Zn), mercury (Hg), nickel (Ni), lead (Pb). In the case of chromium III (Cr+3) 97% level of eﬀectiveness of the immobilization was achieved. In order to immobilize chromium VI (Cr+6) introduced additions of sulfur compounds. The study confirmed the low efficiency of the immobilization of: arsenic (As), selenium (Se) and molybdenum (Mo).

6

Alkaliczna obróbka i immobilizacja odpadów wtórnych ze spalania odpadów

Mierzwiński D., Łach M., Mikuła J.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 2

102--108

PL

Celem pracy była sprawdzenie możliwości wykorzystania matrycy geopolimerowej do immobiliazacji metali ciężkich z popiołów i żużli pochodzących ze spalania odpadów. W pracy wykorzystano odpady z polskich spalarni oraz popiół lotny z pochodzący ze spalania węgla w jednej z polskich elektrociepłowni. Scharakteryzowano badane materiały pod kątem możliwości ich zastosowania w procesie alkalicznej aktywacji. Przygotowano mieszanki geopolimerowe zawierające 60, 50 i 30% popiołów i żużli ze spalania odpadów komunalnych oraz popiołów pochodzących ze spalania osadów ściekowych. Resztę mieszanki stanowił popiół lotny ze spalania węgla. Alkaliczna aktywacja przeprowadzona została z wykorzystaniem 14M roztworu NaOH i szkła wodnego sodowego. Próbki o wymiarach zgodnych z normą PN-EN 206–1 poddane zostały procesowi wygrzewania w temperaturze 75°C przez 24h. Uzyskane rezultaty wskazują na możliwość immobilizacji metali ciężkich w matrycy geopolimerowej przy zachowaniu właściwości na ściskanie zbliżonej do betonu.

EN

This paper regards the possibility of using geopolymer matrix to immobilize heavy metals present in ash and slag from combustion of waste. In the related research one used the fly ash from coal combustion in one Polish CHP plant and the waste from Polish incineration plants. It was studied if the above-named waste materials are useful in the process of alkali-activation. Therefore, three sets of geopolymer mixtures were prepared containing 60, 50 and 30% of ash and slag from the combustion of waste and fly ash combustion of sewage skudge. The remaining content was fly ash from coal combustion. The alkali-activation was conducted by means of 14M solution of NaOH and sodium water glass. The samples, whose dimensions were in accordance with the PN-EN 206–1 norm, were subjected to 75°C for 24h. According to the results, the geopolymer matrix is able to immobilize heavy metals and retain compressive strength resembling that of concrete.

7

Wpływ receptury produkcji elektrod i drutu proszkowego na technikę spawania

Skarpetowski M., Mikuła J., Jastrzębska I., Żurek J., Jastrzębski R.

Dozór Techniczny

|

2017

|

z. 6

16--26

PL

Bardzo często pracownicy jednej stoczni preferują elektrody określonego producenta, podczas gdy elektrody wytwarzane przez innego producenta są mniej cenione. Marzeniem producentów materiałów spawalniczych jest zdobycie zaufania spawaczy do swoich produktów. Z drugiej strony określona technika spawania stosowana w przypadku materiału wytwarzanego przez jedną firmę nie jest odpowiednia w przypadku innego, nawet jeśli materiał jest oznaczony zgodnie z tymi samymi normami europejskimi. Osiągnięcia w szkoleniu spawaczy dzięki metodzie TKS i logiczny opis technik spawania dają możliwość poprawnego wykonania procesu spawania niezależnie od technologii produkcji materiałów dodatkowych różnych producentów. W artykule podejmujemy próbę zbadania tego delikatnego problemu. Badania te umożliwią sprzedaż kompletnego produktu składającego się z materiału spawalniczego, systemu szkoleniowego spawacza, specyfikacji procesu spawania (WPS) i sprzętu spawalniczego. Na podstawie osiągnięć chemii i fizyki opisowej w artykule przygotowano zalecenia dla producentów materiałów dodatkowych, które umożliwiłyby im dostosowanie się do zwyczajów spawaczy w różnych krajach, regionach i gałęziach przemysłu.

EN

Very often workers of one shipyard prefer electrodes of one menufacturer, whereas in another one materials produced by other manufacturer are more valued. Welding material manufacturers dream of winning the confidence of welders in their products. On the other hand, an appropriate welding technique applied in case of another, even if it is marked in accordance with the same European norms. Archievements in welder's training thanks to the TKS method, give hope for a more precise description of a welding technique in accordance with the material production technology of different manufacturers. It is very important when a new production type is started and the current supplier does not produce a suitable welding material. This article constitutes an attempt to explore this delicate issue in a baic way. This research will make it possible to sell a complete product pack consisting of welding material, welder's training system, Welding Process Specification (WPS) and equipment. Based on the achievements in chemistry and descriptive physics some recommendations were made for filler material manufacturers, which would allow them to adapt to the habits of welders in different countries, regions and branches of industry.

8

Alkaliczna aktywacja popiołów po spalaniu mułów węglowych

Grela A., Łach M., Bajda T., Mikuła J.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2016

|

nr 95

181--191

PL

Muły węglowe powstają w procesach wzbogacania węgla w zakładach przeróbki mechanicznej kopalni węglowych. Mogą być wykorzystywane przy wytwarzaniu mieszanek energetycznych lub też składowane w osadnikach. Po spaleniu mułów pozostaje kilkadziesiąt procent popiołów, które warto w odpowiedni sposób zagospodarować. Niniejsza praca opisuje koncepcję wykorzystania popiołu ze spalania mułów węglowych do wytwarzania sorbentów i materiałów zeolitowych. Badany popiół aktywowany był roztworem wodorotlenku sodu o stężeniu 5 M w dwóch temperaturach (75°C i 175°C). W pracy przedstawiono charakterystykę fazową i chemiczną produktów syntezy. Zastosowanie skaningowej mikroskopii elektronowej pozwoliło na opis powstałych form morfologicznych. Wykonano analizy składu chemicznego oraz wyznaczono parametry tekstualne powstałych materiałów. Przeprowadzone badania pozwalają stwierdzić, że synteza w środowisku alkalicznym popiołów ze spalania mułów węglowych prowadzi do zmiany morfologii tych popiołów. Dominującymi składnikami mineralnymi produktów syntezy są zeolity: faujasyt i sodalit, którym towarzyszą nie przereagowane składniki wyjściowego popiołu: skalenie, kwarc, illit, kalcyt. Analiza SEM wykazała obecność żelu glinokrzemianowego. Stwierdzono ponad czterokrotny wzrost powierzchni właściwej (BET) produktu alkalicznej aktywacji w temperaturze 75°C. Stwarza to potencjalne możliwości zastosowania takich materiałów jako sorbentów.

EN

Mules carbon are formed in the process of coal beneficiation in coal mines mechanical processing plants. They can be used in the manufacture of energy compound or stored in settling ponds. Following the burning of sludge tens of percent ash remains, which should develop in the right way. This paper describes the concept of using ash from the combustion of coal slurry to produce sorbents and zeolite materials. Tested ash was activated with a solution of sodium hydroxide at a concentration of 5 M in two temperatures (75°C and 175°C). The paper presents the phase and chemical characteristics of synthesis products. The use of scanning electron microscopy allowed for the description of the resulting morphological forms. Analysis of the chemical composition and determination of parameters textural resulting materials were performed. The studies lead to the conclusion that the synthesis of the alkaline ashes from the combustion of coal slurry results in a change of morphology of these ashes. The dominant mineral components of products synthesis are the zeolites: faujasyt and sodalite, accompanied by unreacted components of the output ash: feldspar, quartz, illite, calcite. SEM analysis showed the presence of the aluminosilicate gel. It was found more than 4-fold increase in surface area (BET) of the product of alkaline activation at 75°C. This creates the potential use of these materials as sorbents.

9

Badania i możliwości zastosowań mikrosfer z popiołów lotnych

Łach M., Mikuła J.

Technical Issues

|

2016

|

nr 3

74--78

EN

The paper presents a short description of aluminosilicate materials which are microspheres derived from fly ash from coal combustion in power stations. The most important properties of such materials, the conditions of their formation, methods of obtaining and selected areas of application are discussed. The microspheres that were tested came from the Power Plant Skawina. Analysis of particle size and wall thickness of the microspheres and the analysis of the chemical composition have been carried out. This article also presents preliminary results of the alkaline activation of the microspheres in order to obtain a fraction within the zeolite. Alkali activation was carried out in several variants, using aqueous solutions of sodium hydroxide and the obtained results allow to determine the suitability of the microspheres to obtain zeolites in their substrate. Observations with the scanning electron microscope showed the existence of significant quantities of specific forms of zeolites, after alkaline activation processes of microspheres.

10

Volcanic tuff as an inhibitor of corrosion in aqueous environment

Hebdowska-Krupa M., Łach M., Mikuła J.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2016

|

Y. 113, iss. 5-M

21--43

EN

The aim of the studies was to examine the applicability of volcanic tuff as a corrosion inhibitor in aqueous systems and to identify the mechanisms owing to which the tuff is acting as an inhibitor of corrosion. The scope of research includes: examinations of the structure and selected properties of the tuff from Filipowice, including fractographic examination of the Filipowice tuff rocks, X-ray diffraction analysis, and thermal analysis; study of the corrosion resistance of DC01A low-carbon steel in aqueous systems without and with inhibitor, which is volcanic tuff.

PL

Celem badań było określenie możliwości zastosowania wulkanicznego tufu jako inhibitora korozji w środowiskach wodnych oraz określenie mechanizmów, które powodują, że tuf wulkaniczny działa jako inhibitor korozji. Zakres badań obejmuje: badania struktury i wybranych właściwości tufu z Filipowic, w tym faktograficzne badania tufu w postaci skał, analizy dyfrakcji rentgenowskiej i analizy termicznej; badanie odporności na korozję DC01A stali niskowęglowej w środowiskach wodnych bez oraz z inhibitorem, którym jest tuf wulkaniczny.

11

The service life of the repair welded joint of Cr-Mo / Cr-Mo-Y

Sroka M., Zieliński A., Mikuła J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 3

1315--1320

EN

The service life of the repair welded joint of Cr-Mo / Cr-Mo-Y This paper presents the evaluation of the service life of dissimilar repair welded joint from Cr-Mo/Cr-Mo-V steel after 200,000 h service under creep condition. The investigations of microstructure using scanning electron microscopy, investigations of mechanical properties at room and elevated temperature as well as creep tests of the basic material from Cr-Mo and Cr-Mo-V steel and welded joint from these steels were carried out. The investigations allowed the tune of further safe operation of the repair welded joint in relation to the residual life of the materials to be determined. The evaluation of residual life and disposable residual life, and thus the estimation or determination of possible time of further safe operation, is crucial when the elements are operated much beyond the design work time.

12

Structure and properties of the tool ceramics with hard wear resistant coatings

Pakuła D., Staszuk M., Gołombek K., Śliwa A., Mikuła J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 3

1265--1270

EN

This work presents studies of the structure and functional properties of coatings deposited onto indexable inserts made of nitride and sialon tool ceramics with the required properties, i.e. high adhesion, niicrohardness. high resistance to abrasive and diffusion wear in working conditions of high-performance cuttings tools. In the present paper the results of the investigations of the structure, texture, mechanical and functional properties of the Ti(C,N), (Ti.Al)N, Ti(C.N)+(Ti,Al)N coatings were presented. The 80% increase in the hardness of the coatings in comparison to the substrate material was reported. Test coatings are characterized by good adhesion to the substrate. The maximum Lc load of (Ti A1)N coat applied to the substrate from the nitride ceramics is equal to 42 N. In the studied coatings compressive stresses were found. The results of mechanical properties investigations, especially tribological ones correlate with the results of exploitation tests carried out during the cutting test.

13

Internal stresses in PVD coated tool composites

Śliwa A., Mikuła J., Gołombek K., Kwaśny W., Pakuła D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 3

1371--1378

EN

The aim of work is the investigation of the internal stresses in PVD coated metal matrix composites (MMC). Sintered MMC substrate is composed of the matrix with the chemical composition corresponding to the high-speed steel, reinforced with the TiC type hard carbide phase. Functionally graded composition of MMC providing of high ductility characteristic of steel in the core zone as well as high hardness characteristic of cemented carbides in the surface zone. Internal stresses were determined with use of finite element method in ANSYS environment. The reason of undertaking the work is necessity of develop the research of internal stresses, occurring in the coating, as well as in the adhesion zone of coating and substrate, which makes it possible to draw valuable conclusions concerning engineering process of the advisable structure and chemical composition of coatings. The investigations were carried out on cutting tools models containing defined zones differing in chemical composition. Modelled materials were characteristic of chemical composition corresponding to the high-speed steel at the core, reinforced with the TiC type hard carbide phase with the growing fraction of these phases in the outward direction from the core to the surface, additionally coated with (Ti,Al)N or Ti(C.N) functionally graded PVD coatings. Results of determined internal stresses were compared with the results calculated using experimental X-ray sin2ψ method. It was demonstrated, that the presented model meets the initial criteria, which gives ground to the assumption about its utility for determining the stresses in coatings as well as in functionally graded sintered materials. The results of computer simulations correlate with the experimental results.

14

Finite Element Prediction for the Internal Stresses of (Ti,Al)N Coatings

Żukowska L. W., Śliwa A., Mikuła J., Bonek M., Kwaśny W., Sroka M., Pakuła D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 1

149--152

EN

The general topic of this paper is the computer simulation with use of finite element method (FEM) for determining the internal stresses of selected gradient and single-layer PVD coatings deposited on the sintered tool materials, including cemented carbides, cermets and Al2O3+TiC type oxide tool ceramics by cathodic arc evaporation CAE-PVD method. Developing an appropriate model allows the prediction of properties of PVD coatings, which are also the criterion of their selection for specific items, based on the parameters of technological processes. In addition, developed model can to a large extent eliminate the need for expensive and time-consuming experimental studies for the computer simulation. Developed models of internal stresses were performed with use of finite element method in ANSYS environment. The experimental values of stresses were calculated using the X-ray sin2ψ technique. The computer simulation results were compared with the experimental results. Microhardness and adhesion as well as wear range were measured to investigate the influence of stress distribution on the mechanical and functional properties of coatings. It was stated that occurrence of compressive stresses on the surface of gradient coating has advantageous influence on their mechanical properties, especially on microhardness. Absolute value reduction of internal stresses in the connection zone in case of the gradient coatings takes profitably effects on improvement the adhesion of coatings. It can be one of the most important reasons of increase the wear resistance of gradient coatings in comparison to single-layer coatings.

15

Skład mineralny i właściwości tekstualne zeolitów z metakaolinu

Grela A., Bajda T., Mikuła J.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 4

619-622

PL

Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych niskotemperaturowej alkalicznej aktywacji metakaolinu. Dla metakaolinu (M) oraz otrzymanego przez syntezę niskotemperaturową materiału zeolitowego (MN) przedstawiono wyniki analiz SEM/EDS, wyniki oznaczenia gęstości 2,62 g/cm³ (M) i 2,16 g/cm³ (MN); wyniki badań porozymetrycznych m.in. metodą BET 8,36 ± 0,15 m²/g (M) i 273,63 ± 2,98 m²/g (MN); wyniki analizy termicznej (TG, DSC) 4% (M) i 19,4% (MN) oraz rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej, w której wykazano obecność Zeolitu X (Na), Zeolitu A (Na) i Halloysite-10A. Oznaczono też pojemność kationowymienną (CEC) 6,0 ± 0,8 meq/100 g (M) i 297,3 ± 8,4 meq/100 g (MN). Modyfikacja metakaolinu pozwoliła na znaczne zwiększenie powierzchni właściwej oraz wzrost CEC.

EN

Metakaolin was treated with alk. agents at low temp. and studied for morphol., d., sp. surface, pore and micropore vols., thermal decompn. and cation-exchange capacity. The treatment resulted in decrease in d., pore diam. and thermal stability as well as in an increase in sp. surface, pore vol. and micropore surface.

16

Elektrody do zgrzewania oporowego ze spiekanego kompozytu miedzi z tufem wulkanicznym

Mikuła J., Łach M.

Przegląd Spawalnictwa

|

2015

|

R. 87, nr 2

15--22

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę materiałów stosowanych na elektrody do zgrzewania oporowego oraz opisano procesy zużycia i regeneracji tego typu elektrod. Zaprezentowano nowy materiał mogący znaleźć zastosowanie na elektrody do zgrzewania rezystancyjnego – spiekany kompozyt na osnowie miedzi zawierający cząstki tufu wulkanicznego. Przedstawiono proces wytwarzania takiego kompozytu oraz wybrane właściwości. Opisano wyniki badania mikrostruktury, twardości, temperatury mięknienia oraz przewodności elektrycznej i gęstości. Dodatek tufu wulkanicznego do miedzianej osnowy korzystnie wpływa na właściwości kompozytu zwiększając odporność na wysokie wartości temperatury oraz twardość. Dodatek 5% obj. powoduje niewielkie zmniejszenie przewodności elektrycznej materiału, której wartość odpowiada wartościom dla typowych materiałów na elektrody.

EN

The article presents the characteristics of the materials used for the resistance welding electrodes and describes the processes of wear and regeneration of this type of electrode. Presents new material that could be used for resistance welding electrodes - sintered copper-based composite containing particles of volcanic tuff. The article shows a process for producing such a composite as well as selected properties. This pa- per describes the results of the microstructure, hardness, softening temperature, and electric conductivity. Addition tuff to copper matrix makes positive effect on the properties of the composite, increases resistance to high temperature and hardness. The addition of 5% vol. causes a slight decrease in the electrical conductivity of the material, the value of which corresponds to the values for typical materials for electrodes.

17

Analysis of fly ash for manufacturing of modern materials

Mikuła J., Łach M.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

101--113

EN

The paper presents the characteristic of combustion by-products which are fly ashes from coal combustion in pulverized-fuel boilers. The results of the studies of fly ashes from the Skawina SA power plant are presented. The research was conducted to show the possibility of using fly ash for the production of modern materials such as absorbents and zeolites and geopolymer binder. Physical and chemical properties of fly ashes, their grain morphology and particle size distribution are presented in the paper. A process for the preparation of zeolites and geopolymers based on fly ash is described and the results of certain properties of these materials are presented. The study contains a series of microscopic images of the structures of zeolites and geopolymers based on fly ash.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań ubocznych produktów spalania węgla jakimi są popioły lotne ze spalania węgla w kotłach pyłowych. Badania prowadzono pod kątem możliwości wykorzystania popiołów lotnych do produkcji nowoczesnych materiałów takich jak sorbenty i zeolity oraz spoiwa geopolimerowe. Przedstawiono wybrane właściwości popiołów lotnych z krajowych elektrociepłowni. Opisano sposób wytwarzania zeolitów oraz geopolimerów na bazie popiołów lotnych a także przedstawiono wyniki badań określonych właściwości tych materiałów. Opracowanie zawiera szereg zdjęć mikroskopowych otrzymanych struktur na bazie popiołów lotnych.

18

Badania procesów spiekania i właściwości kompozytów na osnowie miedzi zawierających tuf wulkaniczny

Łach M., Mikuła J., Nykiel M.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 4

176--182

PL

W pracy opisano kompozyty o osnowie metalicznej umacniane cząstkami ceramicznymi różnego rodzaju. Przedstawiono najważniejsze rodzaje ceramiki stosowanej do zbrojenia kompozytów metalicznych, a także nowe trendy związane ze stosowaniem porowatych cząstek lub sfer jako cząstek umacniających. Przedstawiono krótką charakterystykę tufu wulkanicznego z rejonu Krzeszowic oraz elektrolitycznego proszku miedzi. Opisano sposób wytwarzania kompozytów na osnowie miedzi zawierających różne udziały objętościowe tufu wulkanicznego. Za pomocą dylatometru przeprowadzono analizę termiczną procesu spiekania kompozytów na osnowie miedzi z różnym udziałem tufu wulkanicznego. Badania dylatometryczne wykonano w dwóch atmosferach spiekania: azotu 6.0 oraz wodoru 6.0. Zbadano wpływ atmosfery spiekania i dodatku tufu na kinetykę procesu spiekania oraz wielkość skurczu (zagęszczenie) otrzymanych kompozytów. Wraz ze wzrostem udziału cząstek tufu zmniejsza się skurcz w czasie spiekania. Zastosowanie spiekania w atmosferze wodoru powoduje większe zagęszczenie kompozytów niż w atmosferze azotu. W pracy przedstawiono również wyniki badań właściwości spiekanych kompozytów na osnowie miedzi umacnianych tufem. Określono wpływ zawartości tufu na przewodność elektryczną oraz temperaturę mięknienia. Dodatek tufu wulkanicznego wpływa na zwiększenie temperatury mięknienia, co ma kluczowe znaczenie w zastosowaniu takich materiałów na elektrody do zgrzewania oporowego. Przedstawiono również mikrostrukturę spiekanych kompozytów na osnowie miedzi umacnianych tufem pochodzenia wulkanicznego. Rozmieszczenie wprowadzonych cząstek jest równomierne, a jakość ich połączenia z osnową zadowalająca. Wyniki przeprowadzonych badań dowodzą, że tuf wulkaniczny może być interesującym materiałem stosowanym jako umocnienie w kompozytach o osnowie metali.

EN

This paper describes metal matrix composites reinforced with different type of ceramic particles. The most important types of ceramics reinforced metal composites as well as new trends associated with the use of porous particles or spheres as reinforced particles were presented. A brief overview of volcanic tuff from the region of Krzeszowice and electrolytic copper powder was presented. Manufacturing method of copper matrix composites containing different volume fractions of volcanic tuff was described. Using dilatometer the thermal analysis of sintering process of copper matrix composites with varying content of tuff was conducted. Dilatometric study was performed in two sintering atmospheres: nitrogen 6.0 and hydrogen 6.0. The effect of the sintering atmosphere and an addition of tuff on the kinetics of sintering process and shrinkage (density) of obtained composites was examined. The higher content of the tuff particles, the lower shrinkage during sintering. The use of a hydrogen atmosphere during sintering results in a greater density of the sintered composites in comparison to nitrogen one. The results of properties research of sintered copper matrix composites reinforced with tuff were presented. The influence of the contents of tuff on the electrical conductivity and softening temperature are shown. The addition of tuff increases the softening temperature. It is of key importance in the case of application of such materials for electrodes to resistance welding. This paper presents examples of microstructures of sintered copper matrix composites reinforced with tuff of volcanic origin. Distribution of introduced particles is uniform. The quality of particle — matrix connection is satisfactory. The results of these studies shows that volcanic tuff can be an interesting material used as reinforcement in metal matrix composites.

19

Structure And Properties Of PVD Coatings Deposited On Cermets

Żukowska L., Mikuła J., Staszuk M., Musztyfaga-Staszuk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

727--733

EN

The main aim of the research is the investigation of the structure and properties of single-layer and gradient coatings of the type (Ti,Al)N and Ti(C,N) deposited by physical vapour deposition technology (PVD) on the cermets substrate. The structural investigations include the metallographic analysis on the transmission and scanning electron microscope. Examinations of the chemical compositions of the deposited coatings were carried out using the X-ray energy dispersive spectrograph EDS, and using the X-ray diffractometer. The investigations include also analysis of the mechanical and functional properties of the materials: substrate hardness tests and microhardness tests of the deposited coatings, surface roughness tests, evaluation of the adhesion of the deposited coatings as well as cutting properties. The results of the investigations carried out confirm the advantages of PVD coatings deposited onto cermets substrate especially in case of (Ti,Al)N. Coatings deposited onto the investigated substrates are characterised by good adhesion, high microhardness, taking effect in very high increasing of wear resistance. Deposition of hard, thin, gradient coatings on materials surface by PVD method features one of the most intensely developed directions of improvement of the working properties of materials. Equally important is the development of tool materials with respect to the fabrication of thin coatings resistant to wear in PVD process. It is of considerable importance, since through the selection of appropriate components, we can obtain a tool material of better properties. This area of tool material development is a priority nowadays, since it is the main route leading to the acquisition of machining tools of suitable properties. The results of the investigation provide useful information on microstructure, adhesion characterized in a scratch test, wear resistant properties of the gradient and single-layer coatings deposited onto cermet.

PL

Celem artykułu było zbadanie struktury i właściwości jednowarstwowych i gradientowych powłok typu (Ti,Al)N oraz Ti(C,N) naniesionych metodą fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD) na podłożu z cermetali narzędziowych. Badania strukturalne obejmują transmisyjną i skaningową mikroskopię elektronową. Analizę składu chemicznego i fazowego badanych powłok wykonano metodą spektroskopii energii rozproszonego promieniowania rentgenowskiego (EDS) oraz metodą dyfrakcji rentgenowskiej za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego. Badania obejmują również analizę właściwości mechanicznych i funkcjonalnych badanych materiałów: badanie twardości podłoża z cermetalu i testy mikrotwardości naniesionych powłok, badania chropowatości powierzchni, ocena przyczepności naniesionych powłok, jak również właściwości skrawne. Wyniki przeprowadzonych badań potwierdzają zalety powłok PVD osadzanych na podłożu z cermetalu, zwłaszcza w przypadku powłok typu (Ti,Al)N. Powłoki osadzone na badanych podłożach charakteryzują się dobrą przyczepnością, wykazują wysoką mikrotwardość, co wpływa na wzrost odporności ściernej. Istoty jest rozwój materiałów narzędziowych w zakresie wytwarzania cienkich powłok odpornych na zużycie w procesie PVD. Ma to duże znaczenie, ponieważ wykorzystując cechy odpowiednio dobranych składników można uzyskać materiał narzędziowy o lepszych własnościach. Ta dziedzina rozwoju materiałów narzędziowych stanowi w obecnych czasach priorytet, ponieważ jest główną drogą, wiodącą do uzyskania narzędzi skrawających o odpowiednich własnościach. Wyniki przeprowadzonych badań dostarczają przydatnych informacji na temat mikrostruktury oraz adhezji, odpornych na zużycie gradientowych i jednowarstwowych powłok naniesionych na podłoże z cermetalu.

20

Wytwarzanie i właściwości geopolimerów na bazie tufu wulkanicznego

Mikuła J., Łach M.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 3

270--276

PL

W artykule przedstawiono sposób wytwarzania i właściwości geopolimerów wytwarzanych na bazie tufu wulkanicznego pochodzącego z okolic Krzeszowic koło Krakowa. Termin geopolimery określa nieorganiczne materiały glinokrzemianowe, które powstają przez alkaliczną aktywację. Geopolimery w porównaniu z tradycyjnymi spoiwami na bazie cementu portlandzkiego cechują się między innymi: wysoką wytrzymałością początkową, krótkim czasem wiązania, małą przepuszczalnością, dużą kwasoodpornością, a także niewielkim kosztem wytwarzania i dużą odpornością na działanie agresywnych chemicznie środowisk. Wytwarzane są głównie z popiołów lotnych pochodzących ze spalania węgla kamiennego oraz z surowców pochodzenia naturalnego typu metakaoliny itp. W pracy przedstawiono wyniki badań geopolimerów z naturalnego surowca jakim jest tuf wulkaniczny. Przedstawiono krótką charakterystykę tufu wulkanicznego użytego do wytworzenia spoiwa geopolimerowego. Opisano jego właściwości fizyczne i chemiczne, mikrostrukturę, skład mineralogiczny, aktywność promieniotwórczą oraz sposób przygotowania tego surowca. Zaprezentowano wyniki badań wytrzymałości na ściskanie i mikrostruktury otrzymanych geopolimerów. Przeprowadzone badania pozwalają stwierdzić przydatność tufu filipowickiego do wytwarzania spoiw geopolimerowych. Uzyskane geopolimery mogą być wykorzystywane w produkcji materiałów budowlanych. Wyniki badań potwierdziły również, że jest możliwy dobór parametrów, takich jak: warunki reakcji, stężenia substancji aktywujących i sposób obróbki materiału bazowego tak, aby uzyskać właściwości wytrzymałościowe geopolimerów porównywalne z wytrzymałością tradycyjnych spoiw hydraulicznych. Spoiwa geopolimerowe na bazie tufu filipowickiego charakteryzują się wysoką wytrzymałością na ściskanie rzędu 40÷50 MPa oraz żaroodpornością do temperatury ok. 1000°C. Po ekspozycji w temperaturze 900°C wytrzymałość na ściskanie wytworzonych spoiw wynosi 66 MPa. Możliwe jest ograniczenie lub całkowite wyeliminowanie występowania wykwitów alkalicznych na powierzchni elementów z tego typu spoiwa przez odpowiedni dobór aktywujących substancji alkalicznych. W badaniach zaobserwowano, że uzyskanie żądanej konsystencji gęsto plastycznej spoiw jest możliwe dla aktywatorów potasowych przy mniejszych proporcjach woda/części stałe niż dla kompozycji z wykorzystaniem aktywatorów sodowych. Wpływa to oczywiście na wzrost wytrzymałości gotowych wyrobów.

EN

This paper presents a manufacturing method and properties of geopolymer products based on volcanic tuff mined in Krzeszowice near Krakow, Poland. The term geopolymers determines inorganic aluminosilicate materials that are formed by alkaline activation. Geopolymers compared to traditional binders based on Portland cement are characterized by, e.g. high initial strength, short setting time, low permeability, high acid resistance, low production costs and high resistance to chemically aggressive environments. They are made primarily of fly ash from coal combustion and raw materials of a natural origin such as metakaolins etc. This paper characterizes geopolymers produced from a natural raw material tuff. It gives a brief description of tuff concerning its physical and chemical properties, microstructure, mineralogical composition, radioactivity, and its preparation for the production of a geopolymer binder. This article provides the results of compression tests and microstructure observations of the produced geopolymers. The test results confirm the suitability of using Filipowice tuff to produce geopolymer binders. Those geopolymers can be used in the production of building materials. The results also confirm that it is possible to select the geopolymer production parameters such as reaction conditions, activator concentrations and base material treatment method so as to achieve mechanical properties comparable to those of traditional hydraulic binders. The geopolymer binder based on Filipowice tuff has a high compressive strength of 40÷50 MPa and is heat-resistant to a temperature of about 1000°C. After exposure to 900°C, the compressive strength is 66 MPa. It is also possible to reduce or completely eliminate the occurrence of efflorescence on the geopolymer product surface by a proper selection of the alkaline substances. Finally, it was observed that the desired thick plastic binder consistency is possible to obtain for potassium activators at a lower water-to-solid (W/S) ratio than for sodium activators. This obviously affects an increase in strength of the finished products.