Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Efficiency analysis of an electromagnetic launcher

Klimas M., Grabowski D., Piaskowy A.

Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka

|

2016

|

z. 2

33-48

EN

A multistage electromagnetic launcher (EML) construction followed by its model analysis have been presented in the paper. The EML under consideration belongs to the class of so called coilguns – the force used to accelerate a projectile is obtained with the help of coils. The EML simulations have been made by means of FEMM and Scilab software. Consequently, waveforms of mechanical quantities describing the projectile movement, such as displacement, instantaneous velocity and acceleration, as well as electrical quantities describing phenomena in successive coil circuits have been obtained. The results are consistent with theoretical considerations as well as results reported by other authors. The future work will include comparison of simulation and measurement results followed by evaluation of simplifying assumptions undertaken in the paper.

PL

W artykule przedstawiono budowę wielostopniowej wyrzutni elektromagnetycznej oraz analizę jej modelu. Wyrzutnia należy do klasy tak zwanych dział elektromagnetycznych, w których siła napędzająca pocisk uzyskiwana jest z wykorzystaniem cewek (działo Gaussa). W efekcie symulacji przeprowadzonych w środowisku FEMM oraz Scilab uzyskano przebiegi wielkości mechanicznych (przemieszczenia, chwilowej prędkości i przyśpieszenia) opisujących ruch pocisku oraz prądów w obwodach cewek w kolejnych stopniach wyrzutni. Otrzymane wyniki są zgodne z wynikami analizy teoretycznej oraz wynikami uzyskanymi przez innych autorów. W przyszłości planowane jest porównanie uzyskanych wyników symulacyjnych z przebiegami pomiarowymi, a następnie przeprowadzenie na tej podstawie oceny założeń upraszczających w analizowanym modelu wyrzutni.

2

Doświadczalna analiza procesu odkształcania plastycznego tytanu αTi z wykorzystaniem równań stanu mechanicznego

Jeleńkowski J., Klimas M., Skalski K., Dyja H., Sawicki S., Babul T.

Inżynieria Powierzchni

|

2015

|

nr 4

72--77

PL

Mając na uwadze aplikację tytanu w organizmie człowieka [1, 2, 3], przeprowadzono próby rozdrobnienia ziaren czystego technicznie α-tytanu (αTi, Grade 4a), wykorzystując do tego celu metodę plastometryczną Gleeble. Z wykresu pełzania Ashby’ego wybrano charakterystyczny (dla wielu metali) obszar płynięcia materiału, wynikający z mechanizmu odkształcenia wraz z dominującym udziałem dyfuzji wzdłuż jąder dyslokacji. Obszar ten określony jest zakresem temperaturowym (0,3–0,5)Tm i znormalizowanym naprężeniem τ/G od 10-3 do 10-5[5]. Na tej podstawie opracowano plan eksperymentu obróbki plastycznej w zakresie temperatur 300–700⁰C, odkształcenia (0,2–0,5) i prędkości odkształcania (10-2–102)s-1. W procesie obróbki plastycznej w wymienionych warunkach możliwe jest minimalizowanie zjawisk strukturalnych kontrolowanych dyfuzją objętościową (na korzyść zjawisk kontrolowanych dyfuzją po granicach ziaren) oraz wzdłuż jąder dyslokacji umacniających materiał poprzez rozdrobnienie ziaren. Celem podjętych badań jest analiza empirycznego równania = f (σs; T; ε; Sj), (gdzie Sj – symbol parametrów strukturalnych), dla procesu obróbki plastycznej tytanu αTi z możliwością wpływania na wielkość ziarna i umożliwiającego dobór właściwości mechanicznych do określonych zastosowań. Przeprowadzone eksperymenty plastometryczne pozwolą na rozszerzenie badań w kierunku uzyskania wyników możliwych do wdrożenia do praktyki przemysłowej.

EN

Taking into consideration the application of titanium in a human body [1, 2, 3] the experiments of the disintegration of technically pure α-titanium grains (αTi, Grade 4a) were conducted with the use of Gleebe’s plastometric method. The area of material flow resulting from the deformation mechanism together with the dominating participation of diffusion along the dislocation nuclei, which is characteristic for many metals, was chosen from Ashby’s creep diagram. This area is defined by the temperature range: (0.3–0.5)Tm and by the normalised stress τ/G from 10-3 to 10-5. On this basis the plan of plastic processing experiment was worked out within the range of temperatures 300–700°C, of deformation (0.2–0.5) and of deformation rate (10-2 –102)s-1. In the process of plastic processing under the determined conditions it is possible to minimize the structural phenomena which are controlled by volumetric diffusion (for the advantage of the phenomena which are controlled by diffusion on the borders of grains) and along the dislocation of nuclei which strengthen the material thanks to grain disintegration. The aim of the undertaken research was to analyse an empirical equation: = (σs; T; ε; Sj), (where Sj is a symbol of structural parameters) for the process of plastic processing αTi with the possibility of the influence on the grain size and enabling the choice of mechanical properties according to the determined applications. The conducted plastometric experiment will enable to extend the research in the direction of gaining the results which can be practically applied in industry.

3

Charakterystyka strukturalna spiekanego porowatego tytanu

Klimas M., Dudek A.

Engineering of Biomaterials

|

2014

|

Vol. 17, no. 128-129

40--42

PL

Celem niniejszej pracy było otrzymanie porowatych próbek tytanowych metodą metalurgii proszków. Podczas spiekania zastosowano dwie temperatury spiekania (1000 i 1100°C) i następujące atmosfery ochronne: argon, próżnia. Otrzymane materiały poddano badaniom mikrostrukturalnym. Celem określenia gęstości, porowatości oraz nasiąkliwości otrzymanych materiałów dokonano ważenia hydrostatycznego w wodzie zdejonizowanej zgodnie z normą PN EN ISO 2738: 2001. Określono również topografię powierzchni wytworzonych materiałów.

EN

The aim of this work was to obtain porous titanium specimens using a powder metallurgy process. During sintering, two sintering temperatures (1000 and 1100°C) and two shielding gases (argon, vacuum) were used. The materials obtained were subjected to microstructural analysis. Furthermore, hydrostatic weighing in deionized water according to the PN EN ISO 2738: 2001 standard was used to evaluate density, porosity and water absorption capacity. Topology of the surface of the materials was also determined.

4

Microstructure and mechanical properties of porous Ti-6Al-4V composites with bioceramics fabriced by spark plasma sintering

Dudek A., Klimas M.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 1

23--28

EN

Substantial progress in the field of materials used for medicine has be observed in recent years, driven by the higher demand for these types of materials. Promising prospects are offered by composite materials that allow for unlimited modelling of the properties in materials used for specific medical applications. The focus of the investigations presented in this paper is placed on metallic-ceramic composites based on a titanium alloy matrix (Ti-6Al-4V) with a 20 wt.% addition of aluminium oxide (Al2O3), hydroxyapatite ceramics (Ca10(PO4)6(OH)2) and YSZ (zirconia stabilized with 8 wt.% yttria Y2O3) obtained using the spark plasma sintering method. The specimens were compressed at 35 MPa and sintered in a shielding gas (argon) medium at the temperature of 1000°C in an SPS HP 5 apparatus manufactured by FCT for 25 min. The obtained composites were subjected to microstructural analysis using an Axiovert light microscope and X-ray quality analysis using a D8 DISCOVER Bruker diffractometer. Hydrostatic weighing in deionized water according to the PN-EN ISO 2738:2001 standard was also used to evaluate the density (apparent and relative), porosity (open and total) and water absorption capacity. The topology of the surface of the metallic-ceramic composites was determined using a Hommel T1000 profilometer. The mechanical properties (microhardness) were measured using a semi-automatic microhardness tester (FM-7, FutureTech) with a Vickers indenter at a load of 100 G. The resistance to wear was evaluated by means of a ball wear testing stand. In this study, Ti6Al4V/HAp(ZrO2, Al2O3) composites were prepared using spark plasma sintering (SPS) to obtain highly compact composites. The aim of the study was to evaluate the ability of spark plasma sintering to obtain metallic-ceramic composites based on titanium alloy with an addition of inert ceramics and bioactive ceramics for medical applications.

PL

W ostatnim czasie można zauważyć ogromny postęp w dziedzinie materiałów dla medycyny, niejako wymuszony zwiększonym zapotrzebowaniem na tego typu materiały. Ogromną nadzieję upatruje się w materiałach kompozytowych pozwalających na swobodne modelowanie właściwości elementów predestynowanych do konkretnych zastosowań medycznych. Przedmiotem badań przedstawionych w niniejszym artykule są wytwarzane metodą iskrowego spiekania plazmowego (SPS - spark plasma sintering) kompozyty metaliczno-ceramiczne na osnowie stopu tytanu Ti-6Al-4V z 20% mas. dodatkiem tlenku aluminium (Al2O3), ceramiki hydroksyapatytowej (Ca10(PO4)6(OH)2) oraz ceramiki cyrkonowej YSZ (tlenek cyrkonu modyfikowany 8% mas. tlenku itru Y2O3). Próbki prasowano przy ciśnieniu 35 MPa i spiekano w atmosferze gazu ochronnego (argonu) w temperaturze 1000°C w urządzeniu typu SPS HP 5 firmy FCT przez 25 min. Otrzymane kompozyty poddano analizie mikrostrukturalnej przy użyciu mikroskopu świetlnego Axiovert, rentgenowskiej analizie jakościowej na dyfraktometrze rentgenowskim D8 DISCOVER Bruker, oceniono metodą ważenia hydrostatycznego w wodzie dejonizowanej (zgodnie z normą PN-EN ISO 2738:2001) ich gęstość (pozorną i względną), porowatość (otwartą i całkowitą) oraz nasiąkliwość. Określono ponadto topografię powierzchni otrzymanych kompozytów metaliczno-ceramicznych, stosując profilometr Hommel T1000, oceniono właściwości mechaniczne (mikrotwardość) przy wykorzystaniu półautomatycznego mikrotwardościomierza Microhardness Tester FM-7 firmy FutureTech z zastosowaniem wgłębnika Vickersa przy obciążeniu 100 G, jak również ich odporność na ścieranie za pomocą kulotestera. Celem przeprowadzonych badań było określenie przydatności metody iskrowego spiekania plazmowego do wytwarzania kompozytów metaliczno-ceramicznych na bazie stopu tytanu z dodatkiem ceramiki inertnej oraz bioaktywnej do zastosowań medycznych.

5

Stop magnezu AZ91 z naniesioną plazmowo powłoką HAp

Klimas J., Dudek A., Klimas M.

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 122-123 spec. iss.

16--18

PL

W ramach niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań stopu magnezu AZ91 z naniesioną plazmowo powłoką hydroksyapatytową. Przeprowadzono charakterystykę stereologiczną proszku HAp. Zamieszczono analizę mikrostruktury oraz budowy naniesionej powłoki HAp. Dokonano porównania własności mechanicznych stopu magnezu i stopu z naniesioną powłoką ceramiczną.

EN

This study discusses the results obtained from examinations of magnesium alloy AZ91 with plasmadeposited hydroxyapatite (HAp) coating. Stereological characterization of HAp powder was also presented. The authors also conducted a microstructure analysis of the HAp coating. Mechanical properties of magnesium alloy and alloywith ceramic coating were compared.

6

Kompozyty na osnowie tytanu i stopu tytanu Ti-6Al-4V z dodatkiem fazy HAp do zastosowań w medycynie otrzymywane metodą metalurgii proszków

Klimas M., Dudek A., Klimas J.

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 122-123 spec. iss.

12--15

PL

W ramach niniejszej pracy wytworzono metodą metalurgii proszków kompozyty metaliczno–ceramiczne na osnowie tytanu i stopu tytanu Ti-6Al-4V z dodatkiem ceramiki hydroksyapatytowej. W przeprowadzonych badaniach określono za pomocą mikroskopii optycznej oraz rentgenowskiej analizy jakościowej fazy występujące w wytworzonych materiałach, wykorzystując profilometr wyznaczono chropowatość powierzchni uzyskanych kompozytów metaliczno – ceramicznych oraz oceniono kąt zwilżania otrzymanych materiałów w obecności roztworu Ringera.

EN

The paper describes a method of powder metallurgy used for obtaining metallic-ceramic composites based on titanium and titanium alloy Ti-6Al-4V with addition of hydroxyapatite ceramics. Optical microscopy and X-ray quality analysis allowed for determination of the phases present in the materials. The authors also used a roughness tester in order to measure surface roughness on the metallic-ceramic composites and the contact angle of the materials in the Ringer’s solution.

7

The microstructure and selected properties of titanium-hydroxyapatite composites obtained by spark plasma sintering (SPS method)

Dudek A., Klimas M.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 3

208--213

EN

Titanium implants are characterized by improved mechanical properties compared to human bones, that might lead to overtaking the whole load from the bone, which is conducive to bone resorption. One of the proposals to solve this problem is the use of composite materials based on a titanium matrix or titanium alloy matrix with an addition of hydroxyapatite (HAp) ceramics. The introduction of HAp to the metallic material contributes to improvement in biocompatibility and allows for integration of the implant with bone tissue. The focus of this study is on examining metallic-ceramic composites based on a titanium matrix or titanium alloy matrix with an addition of hydroxyapatite ceramics HAp (Ca10(PO4)6(OH)2) ranging from 20 to 40 wt.%, obtained by means of the spark plasma sintering method in the atmosphere of shield gas (argon), at the sintering temperature of 1000°C in SPS HP 5 equipment (manufactured by FCT). The samples were sintered for 25 minutes at the compaction pressure of 35 MPa. The composites were evaluated by means of structural analysis in microstructural examinations with an optical microscope, Neophot 32, and X-ray quality analysis using an X-ray diffractometer (Seifert 3003 T-T) and the following parameters: supply voltage –30 kV, current intensity –40 mA, measurement step 0.1º, integration time 10 s, characteristic radiation wavelength λCo = 1.790 nm. The hydrostatic weighing method in deionized water according to standard PN EN ISO 2738: 2001 was used to measure the density, porosity and water absorption. The surface profile of the biocomposites was determined using a Hommel T1000 roughness tester. The roughness parameters were measured in contact with the examined surface by coupling the stylus with a differential measurement system. The mechanical properties (hardness) of the metallic-ceramic composites based on a titanium matrix or titanium alloy matrix with an addition of hydroxyapatite ceramics HAp were evaluated. The aim of the study was to determine the usefulness of the SPS (Spark Plasma Sintering) method for manufacturing metallic-ceramic composites for medical applications.

PL

Implanty tytanowe charakteryzują się wysokimi w porównaniu z kośćmi właściwościami mechanicznymi, może to prowadzić do przejęcia całości obciążeń, sprzyjając tym samym resorpcji kości. Jedną z propozycji rozwiązania tego problemu są materiały kompozytowe na osnowie tytanu i stopu tytanu z dodatkiem ceramiki hydroksyapatytowej. Wprowadzenie cząsteczek HAp do materiału metalicznego przyczynia się do zwiększenia biozgodności, jak również umożliwia tworzenie wiązań pomiędzy implantem a tkanką kostną. Przedmiotem badań przedstawionych w niniejszym artykule są kompozyty metaliczno"ceramiczne na osnowie tytanu lub stopu tytanu z dodatkiem ceramiki hydroksyapatytowej HAp (Ca10 (PO4)6(OH)2) od 20 do 40% wagowych otrzymane metodą iskrowego spiekania plazmowego (spark plasma sintering) w atmosferze gazu ochronnego argonu w temperaturze spiekania 1000ºC w urządzeniu typu SPS HP 5 firmy FCT. Próbki były spiekane przez czas 25 min przy ciśnieniu prasowania 35 MPa. Kompozyty poddano analizie strukturalnej, badając ich mikrostrukturę przy użyciu mikroskopu optycznego Neophot 32, oraz rentgenowskiej analizie jakościowej, stosując dyfraktometr rentgenowski Seifert 3003 T"T przy następujących parametrach: napięcie zasilające –30 kV, natężenie prądu –40 mA, krok pomiarowy 0,1º, czas zliczania 10 s, długość fali promieniowania charakterystycznego λCo = 1,790 nm. Oceniono gęstość, porowatość oraz nasiąkliwość otrzymanych kompozytów metodą ważenia hydrostatycznego w wodzie dejonizowanej, zgodnie z normą PN EN ISO 2738: 2001. Określono ponadto topografię powierzchni biokompozytów, stosując do tego celu profilometr Hommel T1000. Wyznaczenie parametrów chropowatości powierzchni wykonano w kontakcie z badaną powierzchnią przez sprzężenie igły z różnicowym układem pomiarowym. Oceniono właściwości mechaniczne (mikrotwardość) otrzymanych kompozytów metaliczno-ceramiczne na osnowie tytanu lub stopu tytanu z dodatkiem ceramiki hydroksyapatytowej HAp. Celem badań było określenie przydatności metody iskrowego spiekania plazmowego (spark plasma sintering) do wytwarzania kompozytów metaliczno-ceramicznych do zastosowań medycznych.

8

Multicriteria analysis of the selection of heating and ventilation systems for low energy buildings

Klimas M., Mróz T. M.

Foundations of Civil and Environmental Engineering

|

2012

|

No. 15

91--104

EN

Considering the selection of thermal envelope, internal heat gains, building air tightness and range of high-performance HVAC systems leads us to a conclusion that each building must be treated as a complex energy system where the selection of technical equipment and construction methods should be based on a multicriteria decision making algorithm. The paper presents the application of a general algorithm for integrated design of indoor climate comfort system for low energy buildings in selecting of a heating-ventilation system. As the case study a multifamily house has been selected. In order to rank five technically acceptable solutions, four evaluation criteria have been taken into consideration: fossil fuels primary energy consumption, carbon dioxide emission, investment cost and total cost of system operation. As the decision tool a modified weighted sum method has been used.

9

Uszlachetnianie powierzchni stopu tytanu Ti6Al4V ELI

Klimas J., Dudek A., Klimas M.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.

52--54

PL

W ramach pracy próbki ze stopu tytanu Ti6Al4V ELI poddano procesom utleniania chemicznego, termicznego i elektrochemicznego (anodowego). W celu określenia wpływu różnego rodzaju utleniania na występujące fazy, dokonano badania składu fazowego metodą dyfrakcji rentgenowskiej przed i po procesach utleniania. Ponadto przeprowadzono obserwację mikrostruktur oraz wykonano badania geometrii powierzchni - chropowatości. W wyniku zastosowania utleniania stopu tytanu wytworzono zmodyfikowaną warstwę tlenków o szczególnych, z punktu widzenia zastosowania w medycynie własnościach użytkowych. Z przeprowadzonych badań wynika, że wariant zastosowanego utleniania (chemiczne, termiczne i elektrochemiczne) wpływa na rodzaj uzyskanych faz na powierzchni stopu tytanu. Dodatkowo przeprowadzone badania geometrii powierzchni - chropowatości wykazały, że rodzaj zastosowanego utleniania wpływa na stopień rozwinięcia powierzchni, co ma znaczenie przy stosowaniu tego rodzaju materiałów w implantologii.

EN

This study presents the results obtained after the processes of chemical, thermal and electrochemical (anode) oxidation of titanium alloy Ti6Al4V ELI. In order to determine the effect of different types of oxidation on individual phases, the authors examined phase composition by means of the method of X-ray diffraction before and after the oxidation processes. Furthermore, the microstructure examinations and surface geometry (roughness) testing were also carried out. Oxidation of titanium alloys caused formation of a modified layer of oxides with specific functional properties that make these materials useful for medical applications. The study showed that the variant of oxidation (chemical, thermal or electrochemical) impacts on the type of phases obtained on titanium surface. The examinations of surface geometry (roughness) demonstrated that the type of oxidation used impacts on the degree of surface development, which is important when using these materials in implantology.

10

Metoda wytwarzania kompozytów metaliczno-ceramicznych Ti+HAp i jej wpływ na własności strukturalne

Klimas M., Dudek A.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.

48--51

PL

W artykule przedstawiono wpływ metody wytwarzania kompozytu metaliczno-ceramicznego Ti+HAp na jego własności strukturalne. Badania zostały wykonane na próbkach o osnowie tytanu zawierających od 20 do 50% HAp uzyskanych metodą metalurgii proszków, spiekanych w próżni o wartości 10-4 Pa oraz atmosferze argonu. Podczas badań dokonano analizy mikrostrukturalnej otrzymanych próbek, określono skład fazowy występujący w badanym materiale, oznaczono gęstość pozorną kompozytów przed i po spiekaniu. Dodatkowo wyznaczono zmianę liniową i objętościową, jaka towarzyszyła kompozytom.

EN

The paper presents the effect of a method of obtaining a metallic-ceramic composite Ti+HAp on its structural properties. The examinations were carried out on the samples with titanium matrix which contained from 20 to 50% of Hap obtained by means of powder metallurgy, sintered in vacuum with pressure of 10-4 Pa and in argon atmosphere. The microstructural analysis of the obtained samples was carried out and phase composition was determined for the materials studied. Furthermore, the authors determined bulk density of composites before and after sintering as well as linear and volumetric changes observed for the composites.

11

Wielokryterialna analiza wyboru systemu ogrzewczo-wentylacyjnego budynku pasywnego

Klimas M., Mróz T. M.

Instal

|

2011

|

nr 3

15-20

PL

W artykule zastosowano ogólny algorytm zintegrowanego projektowania systemu utrzymania komfortu klimatycznego w budynkach o niskim zużyciu energii dla wyboru systemu ogrzewczo-wentylacyjnego budynku pasywnego. Jako studium przypadku przyjęto budynek doświadczalny Instytutu Inżynierii Środowiska Politechniki Poznańskiej. Dla oceny dopuszczalnych technicznie pięciu rozwiązań wyżej wymienionego systemu zastosowano cztery kryteria: kryterium zużycia energii pierwotnej, kryterium emisji CO2, kryterium kosztów inwestycyjnych oraz kryterium całkowitych kosztów eksploatacji systemu. Jako narzędzie wspomagające wybór rozwiązania kompromisowego zaproponowano zmodyfikowaną metodę sumy ważonej.

EN

The paper presents application of general algorithm of integrated design of indoor climate comfort control system for low energy buildings in the choice of heating-ventilation system of passive house. As the case study experimental passive house of Institute of Environmental Engineering Poznan University of Technology has been chosen. In order to rank five technically acceptable solutions four evaluation criteria have been taken into consideration: fossil fuels primary energy consumption, carbon dioxide emission, investment cost and total cost of system exploitation. As the decision tool the modified weighted sum method has been used.

12

Algorytm zintegrowanego projektowania systemów utrzymania komfortu klimatycznego w budynku o niskim zużyciu energii

Klimas M., Mróz T. M.

Instal

|

2009

|

nr 4

2-6

PL

W artykule zaproponowano ogólny algorytm zintegrowanego projektowania systemu utrzymania komfortu klimatycznego w budynkach o niskim zużyciu energii. Dla oceny dopuszczalnych technicznie rozwiązań systemów utrzymania komfortu klimatycznego wprowadzono zbiór kryteriów opisujących zdefiniowany problem decyzyjny. Jako narzędzie wspomagające wybór rozwiązania kompromisowego zaproponowano jedną z metod wielokryterialnego wspomagania podejmowania decyzji – metodę sumy ważonej.

EN

This paper presents general algorithm of integrated design of indoor climate comfort creation system for low energy buildings. In order to rank technically acceptable solutions the set of evaluation criteria has been described. As the decision tool one of the methods of multicriteria decision aid – weighted sum method, has been used.