Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Właściwości termofizyczne lutów szklanych dla ogniw paliwowych typu IT-SOFC

Pleśniak J., Ciecińska M., Środa M., Marczyński M., Rutkowski P., Brylewski T.

Materiały Ceramiczne

|

2018

|

T. 70, nr 3

205--220

PL

Celem pracy było otrzymanie lutów szklanych na bazie szkieł krzemianowo-barowych oraz zbadanie ich właściwości termofizycznych w celu rozważenia zastosowania ich jako uszczelnienie w średniotemperaturowych, stałotlenkowych ogniwach paliwowych typu IT-SOFC (ang. intermediate-temperature solid oxide fuel cells) w układzie planarnym, przewidzianych do pracy w temperaturze 800 st. C. Przygotowano trzy zestawy szkieł o składach: SiO2-Bi2O3-Al2O3-BaO-MgO-CaO-La2O3 (zestaw 1), SiO2-Bi2O3-BaO-MgO-ZnO (zestaw 2) i SiO2-BaO-ZnO (zestaw 3) oraz złącze układu szkło/metal, w którym w charakterze metalicznego interkonektora zastosowano żaroodporną stal ferrytyczną gatunku Crofer 22 H. Ocenę przydatności szkieł przeprowadzono na podstawie szeregu badań fizykochemicznych, obejmujących: analizę termiczną z wykorzystaniem technik DTA/DSC, pomiary dylatometryczne liniowego współczynnika rozszerzalności cieplnej, analizę dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD), badania spektroskopowe w podczerwieni (FTIR) oraz badania topliwości próbek szkła na podłożach stalowym i z tlenku glinu przy pomocy wysokotemperaturowego mikroskopu grzewczego. Wykonano również obserwacje morfologiczne oraz analizę składu chemicznego złącza szkło/stal ferrytyczna, otrzymanego po utlenianiu w 800 st. C przez 200 godz. w powietrzu, przy pomocy skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) połączonej z dyspersją energii promieniowania rentgenowskiego (EDS). Wyniki tych badań wskazują, że spoiwo ze szkła zestawu 1 spełnia wymagania stawiane lutom szklanym dla planarnych stosów ogniw paliwowych typu IT-SOFC.

EN

The aim of the presented study was to obtain glass solders based on barium silicate glasses and to evaluate their thermophysical properties in view of their potential application as seal materials for planar-type intermediate-temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs) operating at 800 C. The materials prepared as a part of the investigation included three types of samples with compositions of SiO2-Bi2O3-Al2O3-BaO-MgO-CaO-La2O3 (set 1), SiO2-Bi2O3-BaO-MgO-ZnO (set 2) and SiO2-BaO-ZnO (set 3) as well as a glass/metal joint in which the heat-resistant Crofer 22 H ferritic steel was applied as the metallic interconnect. The suitability of the obtained glass was assessed based on a number of physicochemical investigations, including: thermal analysis conducted by means of DTA/DSC techniques, dilatometric measurements of linear coefficient of thermal expansion, X-ray diffraction analysis (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), and study of the meltability of glass samples on substrates composed of either steel or aluminium oxide, performed by means of a high-temperature heating microscope. The performed research also involved morphological observations and analysis of the chemical composition of the glass/ferritic steel joint obtained after oxidation at 800 °C for 200 h in air, using scanning electron microscopy (SEM) combined with an X-ray energy dispersion (EDS). The results indicate that the sealant with the composition of the set 1 meets the requirements set for glass solders applied in planar-type IT-SOFC stacks.

2

Szkła boranowe domieszkowane cerem aktywne optycznie w zakresie promieniowania wysokoenergetycznego

Świontek S., Adamczyk J., Środa M., Bilski P.

Materiały Ceramiczne

|

2018

|

T. 70, nr 2

116--121

PL

Pierwiastki ziem rzadkich jako domieszki optycznie aktywne w zakresie promieniowania wysokoenergetycznego znajdują coraz szersze zastosowania w układach wykazujących zjawiska termoluminescencji (TL) oraz optycznie stymulowanej luminescencji (OSL). Materiały takie są wykorzystywane do projektowania detektorów promieniowania jonizującego, mogących pracować nawet w przypadku najwyższych dawek. Obecnie wszystkie komercyjnie dostępne detektory TL i OSL są krystaliczne, podczas gdy szklane mogą stanowić obiecującą alternatywę. W pracy przeprowadzono pomiary termicznie i optycznie stymulowanej luminescencji w szkłach boranowych BaO-B2O3 domieszkowanych tlenkiem ceru. Stwierdzono, że wzrost zawartości domieszki w badanym materiale wpływa na zwiększenie wydajności procesu termoluminescencji i optycznie stymulowanej luminescencji.

EN

Rare earth elements are widely used as active dopants in the range of high-energy radiation in many systems which exhibit thermoluminescence (TL) and optically stimulated luminescence (OSL) phenomena. Such materials are used to design ionizing radiation detectors which can measure even the highest doses. It should be noted that all of the commercially available TL and OSL dosimeters are crystalline, while glassy ones could be a promising alternative. In this research thermally and optically stimulated luminescence measurements are carried out for BaO-B2O3 glasses doped with CeO2. It was found that the increase of cerium oxide dopant increases the efficiency of thermoluminescence and optically stimulated luminescence.

3

Oddziaływanie stopu szkła na materiały ceramiczne w trakcie topienia zestawu szklarskiego

Środa M., Nocuń M., Leśniak D.

Materiały Ceramiczne

|

2018

|

T. 70, nr 4

345--355

PL

W pracy podjęto temat wpływu materiału tygla na proces topienia zestawu szklarskiego i jakość uzyskiwanego szkła. Badaniu poddano szkło sodowo-wapniowo-krzemianowe, którego wytop przeprowadzono w trzech różnych tyglach: szamotowym, alundowym i ceramicznym. Korzystając ze skaningowego mikroskopu elektronowego, przeprowadzono analizę porównawczą warstwy kontaktowej pomiędzy ścianką tygla i stopu szkła, określając jej szerokość. Badania spektrofotometryczne wykorzystano do wyznaczenia transmitancji otrzymanych szkieł, jako wskaźnika zanieczyszczeń wprowadzonych przez materiał tygla.

EN

The paper deals with the influence of the crucible material on the process of the glass batch melting and the quality of the glass obtained. The study involved soda-lime-silicate glass, which was melted in three different crucibles: chamotte, alundum and ceramic. Using a scanning electron microscope, a comparative analysis of the contact layer between the wall of the crucible and the glass melt was carried out, determining its width. Spectrophotometric studies were used to determine transmittance of the obtained glasses as an indicator of impurities introduced by the crucible material.

4

Wpływ powłok SiC na właściwości żaroodporne stali zaworowych

Gaweł R., Kyzioł K., Środa M., Grzesik Z., Jurasz Z.

Ochrona przed Korozją

|

2017

|

nr 5

162--165

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań kinetyki utleniania w temperaturze 1173 K trzech gatunków stali zaworowych (X33CrNiMn23-8, X50CrMnNiNbN21-9 i X53CrMnNiN20-8) pokrytych cienką powłoką SiC o grubości 2 mikrometrów. Powłoki uzyskano metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmą generowaną przy użyciu fal elektromagnetycznych o częstotliwości radiowej (RF CVD, 13.56 MHz). Stwierdzono, że stale z naniesioną powłoką SiC charakteryzują się większą odpornością na utlenianie od stali nie poddanych modyfikacji powierzchni. Rezultat ten jest wynikiem powstawania na powierzchni badanych materiałów pokrytych powłoką SiC zgorzeliny nie zawierającej w swym składzie tlenków żelaza (Fe3O4 i Fe2O3) o niskich właściwościach ochronnych.

EN

In this work, the results of oxidation kinetics studies performed at 1173 K are presented for three types of valve steels (X33CrNiMn23-8, X50CrMn- NiNbN21-9 and X53CrMnNiN20-8) covered by a thin SiC coating with 2 micrometer thickness. The coatings were obtained via chemical vapour deposition with the help of plasma generated using electromagnetic waves with radio frequency (RF CVD, 13.56 MHz). It was determined that steels with SiC coatings exhibit greater resistance against oxidation than steels without surface modification. This is due to the formation of scales not containing iron oxides (Fe3O4 and Fe2O3) with low protective properties on the surfaces of the materials covered by SiC.

5

Wpływ wyładowania koronowego na właściwości powierzchni szkła

Nocuń M., Skowron M., Środa M., Jedliński J., Ciecińska M.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 1

17--21

PL

Obróbka powierzchni szkła w plazmie niskotemperaturowej nabiera coraz większego znaczenia ze względu na dobre wyniki i niski koszt aparatury. W pracy przedstawiono wstępne wyniki badań nad wpływem plazmy niskotemperaturowej wytwarzanej w procesie wyładowania koronowego na własności fizyczne i skład chemiczny powierzchni szkła. Obróbka szkła w plazmie nierównowagowej prowadzi do obniżenia kąta zwilżania z 37º dla szkła nie poddanego obróbce do 5,5º po kilkunastu sekundowej obróbce. Badania XPS wykazały wzrost stężenia sodu i grup OH na powierzchni poddanej działaniu plazmy, a także wzrost aktywności powierzchni.

EN

Surface treatment of glass in the low temperature plasma is becoming increasingly important due to its good performance and low cost of the equipment. The paper presents preliminary results of research on effects of low temperature plasma generated in the process of corona discharge on physical properties and chemical composition of the glass surface. Treatment of the glass in the plasma led to the reduction in an equilibrium contact angle of 37º for the untreated glass to 5.5º after a few seconds of treatment. XPS analysis showed an increased concentration of sodium and OH groups on the plasma treated surface and an increase in surface activity.

6

Wpływ Gd2O3 na otrzymywanie szkło-ceramiki tlenkowo-fluorkowej z fazą niskofononową

Kasprzyk M., Środa M., Szumera M.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 4

369--375

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu dodatku Gd2O3 na trwałość termiczną szkieł z układu BaF2-NaF-Gd2O3-Al2O3-SiO2. Przy użyciu metody DSC określono wpływ Gd2O3 na parametry termiczne takie jak: temperatura transformacji (Tg), temperatura początku krystalizacji (Tx), temperatura krystalizacji (Tp), zmiana ciepła właściwego (Δcp) oraz entalpia krystalizacji (ΔH). Na podstawie analizy termicznej wykonano proces kierowanej krystalizacji. Materiały szkło-ceramiczne zostały poddane analizie rentgenowskiej XRD. Stwierdzono, że dodatek Gd2O3 do szkieł glinokrzemianowych podwyższa temperaturę transformacji, jednocześnie obniżając wartość Δcp i trwałości termicznej ΔT. Prowadzi to do obniżenia ΔH. Całkowita zamiana Al2O3 na Gd2O3 prowadzi do krystalizacji Gd9,33(SiO4)6O2 przy braku tworzenia się Na-krzemianów. Z powodu udziału Gd w tworzeniu się faz fluorkowych (BaGdF5, GdF3), krystalizacja Gd9,33(SiO4)6O2 jest utrudniona.

EN

The aim of the research was to determine the influence of Gd2O3 addition on thermal stability of glasses from the BaF2-NaF-Gd2O3-Al2O3-SiO2 system. Thermal analysis was carried out using the DSC method. An impact of Gd2O3 on thermal parameters such as transformation temperature (Tg), onset temperature of crystallization (Tx), peak crystallization temperature (Tp), change of specific heat capacity (Δcp), and enthalpy of crystallization (ΔH) were determined. On the basis of the thermal analysis, controlled crystallization was conducted. The glass-ceramic materials were identified by XRD. It is stated that the addition of Gd2O3 to the aluminosilicate glass increases the transformation temperature, at the same time reducing the Δcp and thermal stability ΔT values. This results in a decrease in ΔH. The complete substitution of Al2O3 with Gd2O3 leads to the formation of Gd9.33(SiO4)6O2. Simultaneously, crystallization of Na-silicates is not observed. Because of the participation of Gd in the formation of fluoride phases (BaGdF5, GdF3), crystallization of Gd9.33(SiO4)6O2 is impeded.

7

Chemical resistance of SiO2 layers obtained by the sol–gel technique on a glass substrate

Nocuń M, Środa M, Ciecińska M

Optica Applicata

|

2015

|

Vol. 45, nr 1

125—134

EN

The paper analyses the influence of heat treatment parameters on SiO2 coatings obtained by the sol–gel technique. Their adhesion to the glass substrate and corrosion resistance were studied. The changes in thickness and porosity with the firing temperature and time of sintering for the systems of 1, 2 and 3 layers in case of SiO2 layers were studied. It was shown that the sufficient durability of the SiO2 coating on the glass substrate can be achieved only by the appropriate selection of thermal treatment parameters. The results confirmed that higher sintering temperature is required for multilayer systems, as compared with a one-layer system.

8

Tlenofluorkowe szkła borokrzemianowe domieszkowane Gd2O3

Kasprzyk M., Środa M., Naspiński P.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 2

182--186

PL

Szkła tlenofluorkowe, oparte na matrycy borokrzemianowej stanowią interesujący materiał do zastosowań optoelektronicznych z uwagi na zdolność do tworzenia transparentnych materiałów szkło-krystalicznych, zawierających nanokrystaliczną fazę niskofononową. Na podstawie dotychczas przeprowadzonych badań, dotyczących otrzymywania fazy LaF3 w szkle, podjęto badania nad możliwością otrzymania fazy fluorkowej w oparciu o gadolin. W ramach eksperymentu wytopiono serię szkieł z układu SiO2-B2O3-Na2O-NaF-Gd2O3-BaF2. Wytworzone szkła poddano badaniom w celu określenia wpływu składu chemicznego na trwałość termiczną, proces ceramizacji oraz powstawanie w materiale fluorkowych faz krystalicznych.

EN

Oxyfluoride glasses, based on borosilicate matrix, constitute an interesting material for optoelectronic applications due to their ability to form transparent glass-ceramic materials with a nancrystalline, low phonon phase. Based on the previously performed research on the formation of LaF3 in the glass the possibility of obtaining gadolinium based fluorine phase in a glassy matrix was studied. In this experiment, a series of glass in the SiO2-B2O3-Na2O-NaF-Gd2O3-BaF2 system was obtained. The glasses were analysed using DTA/DSC, XRD, FT-IR, and transmittance methods to determine the influence of chemical compound on thermal stability, ceramization process and formation of fluoride crystalline phases.

9

Wpływ wypełniaczy kaolinu i kredy na właściwości mechaniczne laminatu poliestrowo-szklanego

Środa M., Gąsior M., Sudoł Ł.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 2

151--155

PL

W pracy zbadano wpływ wypełniaczy na właściwości mechaniczne laminatu poliestrowo-szklanego. W procesie otrzymywania laminatu zastosowano maty EM-1002/450 i EM-1002/600 firmy Krosglass S.A. oraz żywicę poliestrową - Polimal 109. Maty zostały wykonane techniką emulsyjną. Jako wypełniacze zastosowano kredę i kaolin. Były one dodawane w ilości 5%, 10% i 15% mas. Określono ich wpływ na wytrzymałość na rozciąganie i zginanie. Stwierdzono, że ich dodatek nie powoduje zmniejszenia wytrzymałości. Otrzymane laminaty posiadały wytrzymałość na zginanie ok. 250-300 MPa, a na rozciąganie 105-110 MPa. Dodatek wypełniaczy wpłynął na barwę laminatów. Kreda powodowała zmianę barwy z białej na kremową, a kaolin wywoływał szare zabarwienie.

EN

Glass-epoxy laminates with extenders was studied. EM-1002/450 and EM-1002/600 made by Krosglass S.A. and polyester resin Polimal 109 were used to obtain the laminates. The mates was prepared based on the emulsion preparation. The kaolin and limestone extenders were added to the laminates in an amount of 5 wt.%, 10 wt.% and 15 wt.%, respectively. Their influence on tensile and flexural strength was studied. It has been found that the extenders do not induce a decrease in mechanical strength. The laminates showed the flexural and compression strength of 105-110 MPa and 250-300 MPa, respectively. The extenders’ admixture impacts colour of the laminates. The limestone shifts the colour from white to cream and the kaolin induces grayness.

10

Szkła ołowiowo-galowe stabilizowane SiO2 dla transmisji w bliskiej podczerwieni

Marczewska A., Środa M., Nocuń M.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 3

302--309

PL

W pracy zbadano wpływ domieszki SiO2 na trwałość termiczną i zakres transmisji szkieł ołowiowo-galowych. Szkła te ze względu na brak typowych składników szkłotwórczych charakteryzują się zwiększoną tendencją do krystalizacji. Pomimo tego są one interesującym materiałem ze względu na przesuniętą do zakresu 6-7 µm, długofalową krawędź absorpcji. Otrzymano bazowe szkło o składzie 0,75PbO-0,25Ga2O3, którego skład modyfikowano następnie dodatkiem 5%, 10% i 15% mol. SiO2. Stosując metodę DTA/DSC stwierdzono, że szkła te charakteryzują się wielostopniową krystalizacją, na którą znaczący wpływ ma dodatek krzemionki. Przeprowadzone metodą XRD badania fazowe pokazały, że w trakcie obróbki termicznej w szkle krystalizują różne formy tlenku ołowiu, natomiast w wyższych temperaturach tworzy się faza Ga2PbO4. Dodatek krzemionki pozwolił na wprowadzenie do struktury szkła ołowiowo-galowego kilku procent BaF2. Stwierdzono, że w trakcie obróbki termicznej można otrzymać na bazie tego szkła przezroczystą szkło-ceramikę tlenkowo-fluorkową z niskofononową fazą fluorku baru. Z przeprowadzonych badań transmitancji UV-ViS-IR w zakresie od 250 nm do 9 µm wynika, że dodatek SiO2 w szkłach ołowiowo-galowych wpływa na zmniejszenie pasma absorpcyjnego w zakresie 2,6-4 µm związanego z obecnością grup hydroksylowych, jednocześnie zmniejszając transmitancję w zakresie 5-6,5 µm od 10% do 20%. Wprowadzenie SiO2 przyczyniło się natomiast do zwiększenia transmisji w zakresie krótszych długości fal z jednoczesnym przesunięciem krótkofalowego progu absorpcji. Stwierdzono, że dodatek BaF2 nie miał wpływu na przepuszczalność szkła w całym analizowanym zakresie widma.

EN

The paper presents an effect of SiO2 dopant on the thermal stability and the UV-VIS and IR transmission of lead-gallium glass. These glasses, due to the absence of typical glass-forming components, are characterized by an increased tendency to crystallize. Despite this, they are interesting materials due to the shift of IR edge up to 6-7 µm. Base glass (0,75PbO-0,25Ga2O3) was modified by an addition of 5 mol%, 10 mol% and 15 mol% of SiO2. The DTA/DSC analysis showed the multi-stage crystallization of the glasses which changed with the amount of silica dopant. The XRD analysis confirmed that different forms of lead oxide crystallized at first during heat treatment of the glass, whereas the Ga2PbO4 phase was formed at higher temperatures. The silica admixture allowed a few percent of BaF2 to be introduced into the lead-gallium glass structure. It has been found that transparent glass-ceramics based on lead-gallium glass with the low phonon barium fluoride phase can be obtained during the thermal treatment. The study of UV-VIS-IR transmission shows that SiO2 in lead-gallium glasses diminishes the absorption band in the range of 2,6-4 µm as a result of the presence of hydroxyl groups, and reduces transmission at the range of 5-6,5 µm from 10% to 20%, simultaneously. The incorporation of SiO2 into the glass structure contributed to the transmission increase at the region of shorter wavelengths, and the UV-edge shift is observed. It was confirmed the the BaF2-dopant has no effect on the transmittance of the analyzed spectrum.

11

Wpływ plazmochemicznej modyﬁkacji powierzchni stopów Al-Zn-Mg na ich budowę i wybrane właściwości użytkowe

Kyzioł K., Kaczmarek Ł., Kluska S., Środa M., Jonas S.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

497--500

PL

Praca przedstawia wyniki badań budowy i wybranych parametrów użytkowych stopów Al-Zn-Mg przed i po modyﬁkacji ich powierzchni metodą RF CVD (Radio Frequency Chemical Vapour Deposition). W prowadzonych eksperymentach zmieniano rodzaj i skład otrzymywanej powłoki, którą stanowiły struktury SiNH lub SiNH dotowane węglem. Za każdym razem stopy poddawano procesowi trawienia jonowego (Ari) i azotowania powierzchni w warunkach plazmochemicznych. Do badań wykorzystano techniki typowe dla inżynierii materiałowej, mikroskopię elektronową skaningową (SEM) Z analizą składu chemicznego (EDS), dyfraktometrię rentgenowską (XRD) oraz badania twardości, modułu Younga (metodą nanoindentacji) i parametrów zużycia tribologicznego (współczynnika tarcia) wraz z obrazami niszczenia powłok. Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że otrzymanie powłoki przeciwzużyciowej (SiCNH) zawierającej w swojej strukturze węgiel wpływa korzystniej zarówno na badane parametry mechaniczne (twardość ok. 9 GPa, moduł Younga ok. 85 GPa), jak i tribologiczne w porównaniu z modyfikacją, w której powłokę zewnętrzną stanowiła powłoka SiNH. Można to tłumaczyć obecnością w strukturze wiązań CN, CC i fazy SiC, których odpowiednio wytrzymałość i budowa w znacznym stopniu mogą wpływać na synergizm układu powłoka-podłoże.

EN

The work presents the results of the selected physicochemical parameters of Al-Zn-Mg alloys before and after surface modiﬁcation using RF CVD (Ra- dio Frequency Chemical Vapour Deposition) method. In research, type and composition ofthe studied layer, i.e. SiNH coatings or SiNH coatings doped carbon atoms, were changed. Every time, the alloys were treated by plasma etching and nitriding. Typical techniques for materials engineering such as scanning electron microscopy (SEM) with EDS analysis, X-ray diffraction, nanoindentation method (hardness and Young's modulus) and tribological parameters (incl. friction coefﬁcient) with proliferation of coatings images were applied in the performer study. It can be concluded that the obtained anti-wear coatings, containing carbon in its structure, positively inﬁuence on mechanical (hardness approx. 9 GPa, Young's modulus approx. 85 GPa) and tribological parameters, in comparison with the modified external surfaces with SiNH coatings. It can be explained by CN, CC bonds in coating structure as well as SIC phase, both existence may inﬁuence on synergism of coating-aluminum alloy system.

12

Szkło-ceramika tlenkowo-fluorkowa z fazą GdF3

Środa M., Sitarz M., Szlósarczyk K.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 2

272-276

PL

W pracy przedstawiono badania nad otrzymaniem szkieł tlenkowo-fluorkowych wykazujących zdolność do tworzenia się niskofononowych faz opartych na GdF3, jako przezroczystych materiałów szklano-krystalicznych dla optoelektroniki. Szkła otrzymano w układzie SiO2-Al2O3-Na2F2-Na2O-GdF3. Ich skład był modyfikowany tlenkami B2O3, BaO i MgO. Przeprowadzone badania pokazały, że tworzenie fazy GdF3 w szkłach krzemianowo-glinowych jest utrudnione. Poprzez odpowiedni dobór modyfikatorów (wprowadzenie B2O3 lub BaO) jest jednak możliwe otrzymanie niskofononowej fazy w oparciu o dwuskładnikowe fluorki, np. NaGdF4 i BaGdF5.

EN

Glass-ceramics with the low phonon phases of fluorides as a transparent materials for optoelectronic application were studied. Glasses based on the SiO2-Al2O3-Na2F2-Na2O-GdF3 system was obtained. Their chemical composition was modified with B2O3, BaO or MgO. The study shows that formation of GdF3 is much more difficult than LaF3 from alumino-silicate glasses. It is possible to induce the formation of low phonon phases NaGdF4 and BaGdF5 at the first stage of crystallization when B2O3 or BaO are the components of the glass.

13

Numerical solution of the three point bending of glass in application to the inverse analysis of this test

Pernach M., Środa M., Kustra P.

Computer Methods in Materials Science

|

2011

|

Vol. 11, No. 1

95-100

EN

Numerical model of glass deformation is presented in this paper. The model is based on the solution of the Maxwell approach and, beyond the flow of the glass, it also describes the stress relaxation behavior at elevated temperatures. This model is applied to the three point bending test. 2D and 3D solutions are performed using Abaqus finite element software. The general objective of the paper is application of the developed model to identification of the material parameters. Three point bending experiments were performed at various temperatures and inverse problem was formulated. The relaxation functions, shear modulus and bulk modulus were identified by Prony series. The properties of viscoelastic material determined at one particular temperature is transposed to another temperature using Williams-Landell-Ferry equation. Comparison of the 2D and 3D simulations is the particular objective of the work. Inverse calculations involve increase of the computing costs, which are particularly high in the case of the 3D solution of the direct problem. Therefore, The error connected with application of the 2D model is evaluated in the paper and recommendations regarding accuracy of the inverse analysis based on the 2D direct problem model are given.

PL

W pracy przedstawiono numeryczny model odkształcania szkła. Model oparto na rozwiązaniu Maxwella, który pozwala opisać zjawisko relaksacji naprężeń w podwyższonych temperaturach. Model trój punktowego zginania szkła w układzie 2D i 3D zaimplementowano w programie Abaqus. Podstawowym celem pracy było stworzenie modelu, który pozwalałaby na identyfikację parametrów materiałowych szkła opisujących lepkościowe płynięcie szkła w trakcie jego od-kształcania. Badania doświadczalne zginania szkła przeprowadzono dla zmiennych warunków temperaturowych. Funkcje relaksacji, moduł ścinania i ściśliwości określono za pomocą szeregów Prony'ego. Właściwości lepkosprężyste materiału wyznaczone w jednej temperaturze transponowano za pomocą równania Williama-Landella-Ferryego do innych temperatur. W pracy porównano wyniki symulacji w układzie 2D i 3D.

14

Barwienie szkła pierwiastkami ziem rzadkich na przykładzie prazeodymu

Środa M., Cholewa-Kowalska K.

Materiały Ceramiczne

|

2009

|

T. 61, nr 3

208-211

PL

Ziemie rzadkie jako domieszki optycznie aktywne znajdują coraz szersze zastosowanie w szkłach dla optoelektroniki. Energia przejść elektronowych typu f-f w lantanowcach odpowiada zakresowi fal od bliskiej podczerwieni do bliskiego ultrafioletu, co ma bezpośredni wpływ na barwę szkła. W pracy przeprowadzono badania transmisji w zakresie UV-VIS dla szkieł, których matryce oparte były na różnych tlenkach więźbotwórczych (SiO2, P2O5, B2O3, PbO). Stwierdzono, że matryca szkła nie wpływa na położenie pasm absorpcyjnych prazeodymu, natomiast wpływa na intensywność pasm przy 470 nm i 483 nm, które zmazane są z przejściami do poziomów 3P, i 3P0. Wyznaczając parametry barwy w układzie CIE L*a*b* pokazano, że zdolność barwiąca jonów prazeodymu jest zależna od typu szkła.

EN

Rare earth elements are widely used as active optical dopants to luminescent and photonic materials. Energy transition between f-f orbitals of rare-earth elements gives effects in the visible region of spectrum. It induces the change of colour of the glass. The effect of a glassy matrix (SiO2, P2O5, B2O3, PbO) on the colouration properties of Pr3+ has been studied. It was stated that the matrix does not influence the position of absorption bands. However, it affects the intensity of bands at 470 nm and 483 nm, which are connected with electron transfers to the 3P, and 3P0 states, respectively. Basing on the L*a*b CIE system, it was shown that the colouration ability of Pr3+ depends on the type of glass.

15

Multinuclear MAS NMR study of structural changes in LaF3 doped borosilicate glasses for optoelectronics

Środa M., Olejniczak Z.

Optica Applicata

|

2008

|

Vol. 38, nr 1

259-266

EN

A new type of oxyfluoride glass-ceramics based on the silicate glassy matrix and the nano-phase of LaF3 was developed for generating the up-conversion luminescence processes. In such material, the low-phonon energy crystals of LaF3 are desirable host for the rare-earth elements. The effect of admixture of 3 mol% of La2F6 on the structural changes of glasses in the Na2O-B2O3-SiO2 system was investigated. The effect of LaF3 additive was studied using 29Si, 11B, and 23Na MAS NMR to learn more about the structural role of modifiers as well as fluorine in the glassy matrix. Glasses with compositions corresponding to different B2O3/Na2O and B2O3/(Na2O + 3La2F6) ratios in the 0.6-1.2 range were obtained by melt quenching. The 29Si MAS NMR spectra indicated that the [SiO4] units are more polymerized when the ratios and the fluorine admixture increase. The 11B NMR spectra revealed the presence of both [BO4] (Q4) and [BO3] (Q3) units. The fraction of Q3 increased with the decreasing sodium content. Glasses with the LaF3 additive showed higher BO3/BO4 ratios. The effect of thermal treatment for glasses with the tendency towards LaF3 crystallization was discussed in terms of structural changes.

16

Trwałość termiczna szkieł tlenkowofluorkowych z układu K2O-BaO-AI2O3-SiO2-LaF3

Środa M., Szumera M.

Materiały Ceramiczne

|

2008

|

T. 60, nr 4

177-179

PL

Szkła tlenkowo-fluorkowe stanowią ze względu na swoje właściwości interesujący materiał dla optoelektroniki. W procesie krystalizacji faz fluorkowych otrzymuje się materiał o niskofononowych krystalitach. Dzięki temu materiały te mogą wykazywać intensywną luminescencję po wprowadzeniu do struktury faz fluorkowych optycznie aktywnych jonów lantanowców. W pracy podjęto badania nad szkłem tlenkowofluorkowym modyfikowanym BaO. Zbadano jego wpływ oraz wpływ jonów fluoru na trwałość termiczną i określono tworzące się fazy powstające podczas kierowanej krystalizacji szkieł z układu K2O-BaO-Al2O3-SiO2-LaF3.

EN

Oxyfluoride glassceramics based on the aluminosilicate glassy matrix with the nano-phase of fluoride is an interesting material for optoelectronics. The paper presents a new glass from the K2O-BaO-AI2O3-SiO2-LaF3 system in which nanocrystallization of LaF3 could be also obtained. Thermal stability of the glass and the crystalline phases formed upon heat treatment were determined by the DTA/DSC and XRD methods, respectively. The effect of the glass composition on thermal stability was studied.

17

Pofiltracyjny odpad ziemi okrzemkowej jako surowiec do produkcji szkła

Środa M., Kowalska-Cholewa K., Grzyb K.

Materiały Ceramiczne

|

2008

|

R. 60, nr 3

125-129

PL

Ziemia okrzemkowa jest stosowana w przemyśle browarniczym jako środek filtracyjny. Po procesie filtracji, jej odpad może stać się źródłem SiO2 w produkcji szkła. W pracy przedstawiono badania możliwości częściowego zastąpienia piasku szklarskiego odpadem ziemi okrzemkowej. Otrzymano 4 szkła z różną zawartością odpadu pofiltracyjnego, tj.: 0, 20, 40 i 60% mas. Zbadano jego wpływ na trwałość termiczną szkła oraz temperatury: transformacji, mięknięcia dylatometrycznego i Littletona. Określono zmiany w barwie otrzymanych szkieł oraz przepuszczalności światła w zakresie 200-1000 nm. Stwierdzono możliwość wprowadzenia odpadu ziemi okrzemkowej do zestawu szklarskiego na kolorowe szkło opakowaniowe zielone i bursztynowe.

EN

Diatomaceous earth is used as a filtration material in the brewery industry nowadays. Its waste after process of filtration can become a SiO2-rich raw material for production of glass. The purpose of this study was to explore a possibility of substitution of some glassy sand by the diatomite waste. Four glasses have been melted with a different content of the waste i.e.: 0, 20, 40 and 60 mas.%, respectively. The thermal stability of the obtained glasses and the characteristic temperatures: transformation, dilatometric softening and Littleton's softening were studied. Changes of the transparency in the rage 200-1000 nm and the colour have been measured for all glasses. It can be stated that the diatomaceous earth waste from the breweries can be used for the production of green and amber glass containers.

18

Obciążalność połączenia wciskowego walca hutniczego

Środa P., Środa M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2007

|

Vol. 74, nr 10

529-531

PL

W artykule przedstawiono własną metodę wyznaczenia wartości parametru s = D2/D3 (rys. 1) dla uzyskania najwyższej obciążalności połączenia wciskowego. Analizę obciążalności wykonano opierając się na o trzech hipotezach wytężenia materiału: HMH (Huber-Mises-Hencky), t max i e max.

EN

The paper presents a method of value determining of s = D/D3 parameter (fig. I) for obtaining the highest load capacity of forced-in-joint. Analysis of load capacity was based on three theories of effort: HMH (Huber-Mises-Hencky), t max and e max.

19

Szkła nawozowe jako podłoża dla upraw hydroponicznych

Wacławska I., Środa M.

Materiały Ceramiczne

|

2006

|

R. 58, nr 4

137-141

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad możliwością wykorzystania porowatych szkieł z układu SiO2-P2O5-K2O-CaO-MgO- mikroelementy jako sztucznych podłoży dla upraw bezglebowych zasilanych hydroponicznie. Wykorzystując szkło wodne potasowe jako spoiwo włókien szklanych otrzymano maty o zróżnicowanej aktywności chemicznej w roztworach hydroponicznych. Badania reaktywności chemicznej utworzonych mat przeprowadzono w oparciu o metody analizy chemicznej (ICP-AES, EDS) oraz obserwacje mikroskopowe SEM. Stwierdzono, że poprzez zmianę stężenia szkła wodnego potasowego możliwe jest sterowanie szybkością uwalniania składników pokarmowych z mat szklanych, które do tej pory odbywało się poprzez zmianę składu chemicznego szkła nawozowego. Próbne uprawy trzykrotki (Tradescantia) wykazały przydatność otrzymanych mat w hydroponicznych uprawach bezglebowych.

EN

The subject of the study was porous glasses obtained as mats made of glass fibres from the SiO2-P2O5-K2O-CaO-MgO- microelements system. The effect of the content of the potassium water glass acting as a binder of fibres on the chemical activity of mats was studied by chemical analysis (ICP-AES, EDS) and SEM observations. Mechanism of the chemical activity of glassy fibres in the hydroponic solutions was considered. It has been found that the dissolution rate of the particular components of the glassy mats depends on the amount of potassium water glass. The applicability of glassy mats as an artificial soils was tested in hydroponic cultivation of plants (Tradescantia).

20

Quartz crystallization in soda-lime-silica glass

Aboud T.K., Stoch L., Środa M.

Optica Applicata

|

2005

|

Vol. 35, nr 4

829-836

EN

The tribochemical treatment of glass and grains surface area as a crystallization activating factor and its influence on the crystal phase formation is a subject of the study. Sheet glass SiO2-CaO-Na2O as a material of extremely small crystallization ability has been used in the investigations. Tribochemical activating glass powder, pressed and heated at 750°C makes it possible to obtain glass-ceramic material containing quartz, devitrite and wollastonite crystals. During a prolonged heating time, up to 500 hours, devitrite and wollastonite content is diminishing and quartz becomes a main component of the material. Structural mechanism of tribochemical activated glass crystallization in its viscoelastic state as compared with liquid glass crystallization is considered.