Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Popioły lotne jako faza zbrojąca kompozytów metalowych na osnowie stopów metali lekkich. Cz. 3. Wpływ składu chemicznego na charakterystyczne temperatury topliwości węglowych popiołów lotnych

Długosz P., Darłak P., Drzymała P., Sobczak J. J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2014

|

T. 54, nr 2

57--72

PL

Właściwości temperaturowe popiołu lotnego są ściśle skorelowane ze składem chemicznym i proporcjami głównych związków chemicznych, wchodzących w skład materiału odpadowego. Przeprowadzone w pracy ujęcie statystyczne danych otrzymanych w trakcie prowadzonych analiz temperaturowych wykazało dużą korelację temperatur charakterystycznych od składu chemicznego, zwłaszcza w przypadku temperatur topnienia i płynięcia dla popiołów o wysokiej zawartości tlenku krzemu i tlenku glinu. Duża ilość zgromadzonych danych doświadczalnych pozwoliła na wiarygodne i potwierdzone w badaniach wyznaczenie wzorów matematycznych, opisujących charakterystyki temperaturowe w funkcji udziału danego pierwiastka w składzie chemicznym.

EN

Temperature properties of fly ash are closely correlated to the chemical composition and proportions of the main compounds, comprising the waste material. Statistical analysis of data obtained during the measurement of fusibility, showed a high correlation of characteristic temperatures and chemical composition, especially in the case of melt and flow temperature of the ash with a high content of silica and alumina oxides. A large amount of experimental data collected allowed for reliable and confirmed formulation of mathematical models describing the temperature characteristics as a function of the fraction of a given element in the chemical composition.

2

Popioły lotne, jako zbrojenie kompozytów metalowych na osnowie stopów metali lekkich. Część 2. Badania wysokotemperaturowe

Długosz P., Darłak P., Drzymała P., Sobczak J. J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2012

|

T. 52, z. 1

5-25

PL

W drugiej części publikowanego cyklu zaprezentowano wyniki badań wysokotemperaturowych wybranych popiołów lotnych, przeznaczonych na zbrojenie materiałów kompozytowych typu ALFA. Na podstawie wykresów obrazujących zmiany wymiarów próbki w funkcji temperatury wyznaczono punkty charakterystyczne, odpowiadające wartościom temperatury spiekania, mięknięcia, topnienia i płynięcia. Poprawność wyników badań termicznych potwierdzono w testach wtórnych, porównawczych, które przeprowadzono w zróżnicowanych warunkach nagrzewania. W efekcie prac wytypowano popioły o najwyższej odporności termicznej.

EN

The second part of the publication presents the results of high temperature investigations of selected sorts of fly ash serving as a reinforcement in ALFA composites. Using graphs illustrating changes of sample dimensions in function of temperature, the characteristic points corresponding to the temperature of sintering, softening, melting and flowing were determined. The validity of the thermal test results was confirmed in the second series of comparative tests, performed at different heating rates. As a result of the studies, ash grades characterized by high thermal resistance were selected.

3

Innowacyjna metoda wytwarzania prętów kompozytowych zbrojonych materiałami odpadowymi

Długosz P., Darłak P., Bochniak W.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2012

|

T. 52, z. 4

97-104

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań próbek materiału kompozytowego, w którym fazę zbrojącą stanowi popiół lotny będący produktem ubocznym pracy elektrowni, podczas gdy osnową jest aluminium (99,98% wag.). Aglomeraty kompozytu podstawowego uzyskane drogą syntezy mechanicznej poddano procesowi konsolidacji plastycznej na gorąco w celu przekształcenia proszku w materiał stały. Tak utworzone wypraski ogrzewano w temperaturze 350-400°C i poddawano wyciskaniu metodą KOBO®. Uzyskane cylindryczne próbki analizowano za pomocą tomografii komputerowej, która ujawniła zadowalający poziom rozkładu fazy zbrojącej przy stężeniu popiołu lotnego rzędu 25% wag. oraz brak obszarów o zbyt wysokim stężeniu cząstek ceramicznych, które mogą działać jako źródło występowania niekorzystnego zjawiska aglomeracji. Uzyskano poprawę właściwości mechanicznych próbek materiału kompozytowego w porównaniu z samym materiałem osnowy.

EN

The paper presents the results of examinations of composite samples in which the reinforcement is waste fly ash from power plants, while matrix is aluminum (99,98 wt.%). The agglomerates of master composite obtained by mechanical alloying were subjected to hot plastic consolidation to transform the powder into a solid material, and thus formed compacts were heated to a temperature of 350-400°C and extruded by KOBO® method. The obtained cylindrical samples were analyzed by computed tomography, which revealed a satisfactory level of the distribution of the reinforcing phase at a 25 wt.% fly ash concentration, and absence of the areas characterized by too high concentration of ceramic particles, which may act as a source of the adverse phenomenon of agglomeration. An improvement in the mechanical properties of composite samples was achieved compared with the sole matrix material.

4

Technologiczne aspekty syntezy metalowych materiałów kompozytowych zbrojonych cenosferami

Długosz P., Darłak P., Purgert R. M., Sobczak J. J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2011

|

T. 51, z. 2

35-44

PL

Zaprezentowano metodę odlewania metalowych materiałów kompozytowych bazujących na metalach lekkich, zbrojonych cenosferami - materiałem odpadowym o niskiej masie właściwej. Cenosfery, stanowiące produkt uszlachetniania popiołów lotnych metodą flotacji, zostały uformowane w porowate kształtki ceramiczne i poddane ciśnieniowej infiltracji ciekłym stopem aluminium na specjalnie przygotowanej prasie hydraulicznej. Badania wykazały, że prawidłowy dobór takich parametrów procesu, jak: ciśnienie prasowania, temperatura stopu i preformy ceramicznej jest niezbędny do wytworzenia wyrobów kompozytowych odznaczających się niską gęstością, obniżonym przewodnictwem cieplnym, odpornością na zużycie cierne oraz wysoką zdolnością tłumienia.

EN

The paper presents a method of casting metal matrix composite materials based on light alloys reinforced with cenospheres. The cenospheres, which are product of fly ash processing by flotation, were formed into the porous ceramic shaped elements and subjected to pressure infiltration with liquid metal on a specially designed hydraulic press. Studies have shown that proper selection of process parameters, such as squeeze pressure, temperature of alloy and ceramic preform is necessary to obtain satisfactory properties of the ready composite products.

5

Popioły lotne jako zbrojenie kompozytów metalowych na osnowie stopów metali lekkich. Część 1. Gospodarka odpadami energetycznymi

Drzymała P., Długosz P., Darłak P.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2011

|

T. 51, z. 3

5-21

PL

W pierwszej części publikowanego cyklu zaprezentowano strukturę światowego rynku energetycznego, z uwzględnieniem podstawowych technologii produkcji ciepła i energii elektrycznej w konwencjonalnych procesach spalania węgla. Zwrócono uwagę na problemy związane z powstawaniem i gromadzeniem odpadów. Nakreślono perspektywy gospodarczego wykorzystania popiołów lotnych w odlewnictwie metalowych materiałów kompozytowych.

EN

The first part of the publication presents the structure of global power industry market. Fundamental technologies of heat and electricity production in conventional coal combustion processes are considered, with special emphasis on waste manufacturing and storage. The article discusses prospects for possible utilization of fly ash in synthesis of metal matrix composites.

6

Synthesis of light composites reinforced with cenospheres

Długosz P., Darłak P., Purgert R. M., Sobczak J. J.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 4

288-293

EN

The paper presents a method of casting metal matrix composite materials based on light alloys reinforced with cenospheres.The cenospheres, which are a product of fly ash processing by flotation, were formed into porous ceramic shaped elements and subjected to pressure infiltration with a liquid metal on a specially designed hydraulic press. The infiltration process was recorded with an infra-red camera. The obtained composite samples have been tested with the following inspections: density and hardness, X-ray and microstructure. The thermography inspection showed the temperature distribution on the surface of the preheated ceramic preforms. The X-ray examination revealed in the castings a few cracks caused probably by a high value of squeeze pressure. Numerous spheres filled with a solidified metal in the microstructure images were observed. The degradation of the cenospheres was directly connected to the infiltration process parameters, namely: the temperature of the preform and molten metal, too high squeeze pressure or too invasive process of the preform preparation. Despite the anticipations, only a slight decrease in composite density in comparison to the density of the monolithic alloy has been found. However, an increase in the composite hardness has been observed. As a result of the described work, instructions for further tests, which involve slight changes in the process parameters namely: casting pressure, temperature of the molten metal and the ceramic preforms, in order to achieve proper structural and mechanical characteristics of the composite products have been established.

PL

Zaprezentowano metodę odlewania kompozytów metalowych bazujących na stopach lekkich, zbrojonych materiałami odpadowymi o niskim ciężarze właściwym - cenosferami. Cenosfery, stanowiące produkt uszlachetniania popiołów lotnych metodą flotacji, zostały uformowane w porowate kształtki ceramiczne i poddane ciśnieniowej infiltracji ciekłym stopem aluminium na specjalnie przygotowanej prasie hydraulicznej. Proces infiltracji rejestrowano kamerą termowizyjną. Otrzymane próbki kompozytowe poddano badaniom rentgenowskim oraz mikroskopowym. Wykonano pomiary gęstości oraz mikrotwardości. Analiza termowizyjna dostarczyła danych na temat rozkładu temperatury na powierzchni wygrzewanych wstępnie preform ceramicznych. Badania rentgenowskie ujawniły w odlewach nieliczne pęknięcia wywołane prawdopodobnie wysoką wartością ciśnienia prasowania. W obrazach mikrostruktury zaobserwowano liczne sfery wypełnione zakrzepłym metalem. Za przyczynę degradacji ścianek cenosfer uznano zbyt duże ciśnienie prasowania, wysoką temperaturę i tempo wstępnego nagrzewania preform, nagły kontakt z gorącym stopionym metalem lub zbyt dużą inwazyjność procesu przygotowania preform. Równocześnie, wbrew wcześniejszym założeniom stwierdzono jedynie nieznaczny spadek gęstości kompozytu względem stopu wyjściowego. W ramach badań odnotowano natomiast wzrost twardości kompozytu. Ostatecznie ustalono wytyczne do dalszych prób odlewniczych, przy czym zasugerowano zmianę niektórych parametrów, takich jak: ciśnienie prasowania, temperatura stopu i preformy.

7

Kompozyty ALFA wytworzone metodą mechanicznej syntezy - analiza rozkładu fazy zbrojącej za pomocą mikrotomografii komputerowej

Długosz P., Darłak P., Siewiorek A., Sobczak J. J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2010

|

T. 50, z. 3

39-51

PL

W pracy prezentowane są wyniki badań próbek kompozytowych, w których zbrojenie stanowią odpadowe popioły lotne z elektrowni, natomiast osnową jest czyste aluminium (A8). Uzyskaną na drodze mechanicznej syntezy zaprawę kompozytową poddano konsolidacji plastycznej na zimno w celu scalenia proszków w materiał lity, a uformowane w ten sposób wypraski nagrzewano do temperatury 430-450°C i wyciskano z nich pręty o średnicy 14 mm. Uzyskane próbki cylindryczne poddano analizie tomograficznej, w wyniku której stwierdzono zadowalający poziom dystrybucji fazy zbrojącej, przy zawartości 25% wag. popiołu, oraz brak obszarów o zbyt dużej koncentracji cząsteczek ceramicznych, mogących być początkiem powstawania niekorzystnego zjawiska aglomeracji. Zaobserwowano poprawę właściwości mechanicznych próbek kompozytowych w porównaniu do właściwości próbek wykonanych wyłącznie z materiału osnowy.

EN

The paper presents the results of examinations of composite samples in which the reinforcement is waste fly ash from power plants, while matrix is an aluminium (A8). The agglomerates of master composite obtained by mechanical alloying were subjected to hot plastic consolidation to transform the powder into a solid material, and thus formed compacts were heated to a temperature of 430-450°C and squeezed into 14 mm diameter rods. Thus obtained cylindrical samples were analysed by computed tomography, which revealed a satisfactory level of the distribution of the reinforcing phase at a 25 wt.% fly ash concentration, and absence of the areas characterised by too high concentration of ceramic particles, which may act as a source of the adverse phenomenon of agglomeration. An improvement in the mechanical properties of composite samples compared made from the sole matrix material.

8

Odkształcalność kompozytów aluminiowych wzmocnionych popiołami lotnymi

Richert J., Leszczyńska B., Galanty M., Mroczkowski M., Tkaczewski P.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 11

656-664

PL

Przedstawiono badania nad odkształcalnością kompozytu otrzymanego metodą prasowania na zimno proszku aluminiowego zmieszanego z 30 % objętością popiołów lotnych. Sprasowany kompozyt ma niekorzystną strukturę. Cechuje się znaczną porowatością i niskimi siłami spójności pomiędzy cząstkami aluminium, stykającymi się ze sobą. Z tego względu taki materiał kompozytowy jest bardzo kruchy. Uplastycznienie kruchych materiałów jest możliwe przede wszystkim przy zastosowaniu specjalnych procesów odkształcania plastycznego na gorąco, które odznaczają się wysokim ciśnieniem hydrostatycznym. W celu uzyskania wysokojakościowego kompozytu zamiast spiekania zastosowano niekonwencjonalny proces, polegający na ściskaniu kompozytu umieszczonego we wnętrzu grubościennego pierścienia, wykonanego z duraluminium. Specjalny, wyjściowy zestaw materiałowy ściskano na prasie hydraulicznej w temperaturze 450 °C ze stopniem odkształcenia, wynoszącym 50 %. Na podstawie przeprowadzonych badań mikroskopowych stwierdzono, że przyjęty proces odkształcenia plastycznego na gorąco zapewnia bardzo korzystną strukturę kompozytu. Poza tym doświadczalnie wykazano, że dzięki utworzeniu takiej struktury możliwe jest przeprowadzenie dalszych odkształceń plastycznych, na przykład za pomocą procesów ściskania oraz walcowania na zimno.

EN

The investigations of the deformability of aluminium matrix composite were introduced in the article. This composite was obtained by cold pressing the aluminium powder mixed with 30 % volume of fly ashes. Compressed composite has the unfavourable structure. This structure characterizes considerable porosity and the low strengths of cohesion among the aluminium particles, touching with each other. From this regard such composite material is very brittle. The plasticization of brittle materials is possible first of all by the use of the special processes of a hot plastic deforming, which they are distinguish by the high hydrostatical pressure. Instead of sintering the unconventional process was applied to get high-quality composite. The composite was placed in interior the duraluminium ring, and it was compressed on a hydraulic press in temperature of 450 °C with the plastic strain degree of 50 %. On the basis of conducted microscopic investigations, it has been stated that the applied process of the plastic deformation assured the very advantageous structure of composite. Besides, it was showed experimentally that formation such structure allows on realization further plastic deformations, for example by use of the cold compression and rolling processes.

9

Wybrane aspekty technologii kompozytów ALFA

Sobczak J., Darłak P., Wojciechowski A., Pietrzak K., Rudnik D.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 3

3-9

PL

Przedstawiono istniejące (w skali półprzemysłowej) i potencjalne (laboratoryjne) metody wytwarzania kompozytów na bazie stopów aluminium, zbrojonych materiałem odpadowym - popłolem lotnym (ALFA, ang. - ALuminium Fly Ash). W oparciu o badania prowadzone w Instytucie Odlewnictwa we współpracy z Instytutem Transportu Samochodowego i Energy of Industries, Ohio (USA) w niniejszym artykule przedstawiono wybrane aspekty technologiczne dotychczas stosowanych technik syntezy kompozytów. Ze względu na szerokie spektrum zagadnień związanych z wytwarzaniem materiałów heterogenicznych, ogromną ilością problemów technicznych zamieszczone informacje mogą stanowić znaczące źródło inspiracji do dalszego rozwoju badań nad otrzymywaniem kompozytów przeznaczonych do zastosowania zwłaszcza w przemyśle samochodowym. Przedstawiono wyniki otrzymane w trakcie prób wytworzenia kompozytu na drodze metalurgu proszków, infiltracji ciśnieniowej i mieszania mechanicznego (vortex). W trakcie badań stwierdzono występowanie wysokoenergetycznej i długotrwałej emisji fali akustycznej, której źródła emisji były zlokalizowane w nieciągłościach strukturalnych, ściśle związanych z ogólną specyfiką fazy zbrojącej. Emisja akustyczna ze względu na swój charakter i sposób propagacji została nazwana przez autorów efektem SODA.

EN

Aluminum-fly ash (ALFA - ALuminium Fly Ash) composites have been developed in recent years. Fly ash is a particulate waste material formed as a result of coal combustion in power plants. The use of fly ash as a filler or reinforcement for aluminum alloys called Metal Matrix Composites, or MMCs, is therefore very desirable from an environmental standpoint Fly ash forms at temperatures in the range of 920:1200°C and is collected as precipitator ash (solid particles) and cenospheres (hollow microspheres) that float on collection ponds. Production of aluminum alloy-fly ash composite material is difficult due to the poor wettability of fly ash and its light weight nature. The introduction of fly ash into liquid metal for making gravity castings oftentimes does not result in a uniform distribution of fly ash particles in the alloy structure. However, further remelting of the composite material combined with squeeze casting has been found to improve the distribution in aluminum-fly ash castings. Initial investigations employing a squeeze casting process (the application of external pressure on the molten metal) for Aluminum-fly ash MMCs has also demonstrated many advantages for this technique, i.e.: better compatibility between the metal matrix and the fly ash particles, a more improved structure of the matrix alloy, filling of some hollow particles of the fly ash with metal, and pressure activation of the fly ash-metal interface. In this work authors described some technological aspects of ALFA synthesis. The results have been considered basing on the long term collaboration between Foundry Research Institute, Motor Transport Institute and Energy of Industry Co. from Ohio, USA. Selected methods allow producing the material, which can be applied as the construction material. In a first method, powder metallurgy, fly ash was tentatively prepared (Fig. 2) and then was melted with aluminum matrix. The mechanical properties and structure were shown in Figure 3 and Table 2. The second method, pressure infiltration, needs to prepare a ceramic perform (Fig. 5), which next is infiltrated by liquid metal (Fig. 6). Obtained structures were shown in Figure 7. The third method, using liquid phase, allows producing composite with homogeneous distribution, but it still reveals unfavorable phenomena - floatation of light fly ash particles. Obtained structure was shown in Figure 10. During described research, a high energy acoustic emission was noticed, called by authors the SODA effect (available on Internet: http://darlak.neostrada.pl/soda).