Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Struktura i właściwości mechaniczne nanokrystalicznych powłok multiwarstwowych Ni/Cu wytwarzanych metodą elektrokrystalizacji

Cieślak Grzegorz, Trzaska Maria, Betiuk Marek

Inżynieria Powierzchni

|

2019

|

nr 2

3--10

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań struktury oraz właściwości mechanicznych nanokrystalicznych multiwarstwowych powłok Ni/Cu oraz w celach porównawczych nanokrystalicznych powłok Ni i Cu osadzanych metodą elektrokrystalizacji. Strukturę wytworzonych powłok charakteryzowano metodą dyfrakcji rentgenowskiej oraz elektronowej mikroskopii skaningowej. Badania właściwości mechanicznych realizowano metodą Depth Sensing Indentation (DSI).Wyznaczono krzywe zależności siły obciążającej w funkcji głębokości penetracji wgłębnika badanych powłok oraz parametry charakteryzujące badane materiały: twardość indentacyjną (HIT) i Martensa (HM), moduł sprężystości (EIT), wskaźnik odkształcenia sprężystego (KH) i pełzanie (CIT). Za pomocą testu zarysowania oceniono połączenie materiału powłok ze stalowym podłożem, jak również pomiędzy poszczególnymi warstwami w powłokach multi-warstwowych. Multiwarstwowe powłoki Ni/Cu charakteryzują się nanokrystaliczną strukturą, zwartą budową, równomierną grubo-ścią na całej pokrywanej powierzchni. Materiały badanych powłok znacznie różnią się przebiegiem odkształcenia plastycznego i odkształcenia sprężystego. Grubość warstw w powłokach multiwarstwowych Ni/Cu ma wpływ na ich właściwości mechaniczne.

EN

The paper presents the results of studies on the structure and mechanical properties of nanocrystalline multilayer Ni/Cu coatings. and for comparative purposes, also of nanocrystalline Ni and Cu coatings deposited by the electrocrystallization method. The structure of the produced coatings was characterized by the X-ray diffraction method and scanning electron microscopy. The tests of mechanical properties were carried out using the Depth Sensing Indentation (DSI) method. The curves of dependence of the loading force as a function of the penetration depth of the indenter of the tested coatings were determined. as well as the parameters characterizing the tested materials: indentation hardness (HIT), Martens hardness (HM), elastic modulus (EIT), elastic strain index (KH) and creep (CIT). The scratch test evaluated the adhesion of the material of coatings to the steel substrate as well as between the individual layers in multilayer coatings. Multilayer Ni/Cu coatings are characterized by, nanocrystalline structure, compact construction and uniform thickness over the entire covered surface. The materials of the tested coatings differ significantly in the course of plastic deformation and elastic deformation. The thickness of the layers in multilayer Ni/Cu coatings affects their mechanical properties.

2

Badanie wybranych właściwości powłok BNi-1a i BNi-2 metodą DSI

Kondej A., Babul T.

Inżynieria Powierzchni

|

2018

|

nr 2

38--42

PL

Artykuł opisuje badania metodą DSI (Depth Sensing Indentation) wybranych właściwości mechanicznych powłok Ni-Cr-B-Si. Badaniom poddano powłoki otrzymane z natapiania próżniowego dwóch gatunków stopów: BNi-1a oraz BNi-2. Stopy w postaci pasty różniły się zawartością Ni, Cr i Fe. Zmiana zawartości tych pierwiastków wpływa na wielkość i gęstość rozmieszczenia wydzieleń borków chromu. W powłoce BNi-1a wydzielenia są drobne i gęsto rozmieszczone w niklowej osnowie, natomiast w powłoce BNi-2 są one większe i występują w dendrytycznych skupiskach na powierzchni mają postać płytek. Badania DSI wykazały, że powłoka BNi-1a wykazuje wyższą twardość (o 22,4–25,0%), sztywność (o 39,4%) oraz odporność na pełzanie (o 7,9%) niż powłoka BNi-2.

EN

The article describes DSI (Depth Sensing Indentation) tests of selected mechanical properties of the Ni-Cr-B-Si coatings. The tests have been carried out on coatings obtained from vacuum melting of two alloys – BNi-1a and BNi-2. The paste-like alloys have differed in the content of Ni, Cr and Fe. Change in the content of these elements affects the size and the density of the distribution of chromium borides. In the BNi-1a coating, the precipitations are fine-grained and densely distributed in the nickel matrix, whereas in the BNi-2 coating they are larger and occur in dendritic agglomerations, on the surface they are in the form of plaques. The DSI tests have shown that the BNi-1a coating has higher: hardness (by 22.4–25.0%), stiffness (by 39.4%) and creep resistance (by 7.9%) than the BNi-2 coating.

3

Badanie kompozytów polimerowych z grafenem i ceramiką metodą DSI

Makuch A., Trzaska M., Skalski K.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 7

1567--1571

PL

Przedstawiono metodykę wytwarzania kompozytów polimerowych z grafenem i ceramiką jako fazą dyspersyjną. Przeprowadzone badania pozwoliły na otrzymanie nowych kompozytów z osnową poliamidową (PA) i fazą dyspersyjną: ceramika (Al₂O₃), grafen (Gn) oraz kompozyt hybrydowy PA-Gn-Al₂O₃. Wyjściowe materiały były konsolidowane termicznie w temperaturze zbliżonej do temperatury topnienia osnowy polimerowej. Przeprowadzono charakterystykę struktury składników oraz wytworzonych materiałów kompozytowych. Właściwości mechaniczne badano na poziomie mikrostrukturalnym metodą DSI. Oceniano moduł sprężystości i mikrotwardość oraz pracę odkształcenia sprężystego, niesprężystego i całkowitą. Przeprowadzone badania wykazały większą o 62% mikrotwardość i prawie dwukrotne zwiększenie elastyczności kompozytów z udziałem 1% mas. grafenu w stosunku do polimeru. Kompozyt PA-Gn charakteryzował się też najmniejszą spośród badanych materiałów pracą odkształcenia niesprężystego w procesie obciążania. Badania wskazują, że metoda indentacji jest efektywna w ocenie właściwości kompozytów.

EN

Al₂O₃ and graphene (1% by mass) and their mixts. were added sep. to powdered polyamide and then heated at 180°C under load 60 kN. Modulus of elasticity, microhardness, elastic, non-elastic and total work deformation of the composites as well as of polyamide matrix were detd. by using depth indentation method. The composite with graphene showed the best mech. properties.

4

The influence of the cumulated deformation energy in the measurement by the DSI method on the selected mechanical properties of bone tissues

Makuch A. M., Skalski K. R., Pawlikowski M.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2017

|

Vol. 19, no. 2

89--91

EN

Purpose: The goal of the study was to determine the influence of DSI test conditions, i.e. loading/ unloading rates, hold time, the value of the maximum loading force on selected mechanical properties of trabecular bone tissue. Methods: The test samples were resected from a femoral head of a patient qualified for a hip replacement surgery. During the DSI tests hardness (HV, HM, HIT) and elastic modulus (EIT) of trabecular bone tissue were measured using the Micro Hardness Tester (MHT, CSEM). Results: The analysis of the results of measurements and the calculations of total energy, i.e. elastic and inelastic (Wtotal,Welastic,Winelastic) and those of the parameters of hardness and elasticity made it possible to assess the impact of the process parameters (loading velocity, force and hold time) on mechanical properties of bone structures at a microscopic level. Conclusions: The coefficient k dependent on the ratio EIT / HIT and on the stored energy (ΔW = Wtotal- Welastic) is a measure of the material reaction to the loading and the deformation of tissue.

5

Metoda DSI w badaniu elementów wytworzonych w technologii wytłocznego osadzania przetopionego materiału (FDM)

Makuch A., Bajkowski M., Skoczylas P., Majewski Ł.

Przemysł Chemiczny

|

2016

|

T. 95, nr 1

84--88

PL

Przedstawiono wyniki badań materiałowych i wytrzymałościowych kopolimeru akrylonitrylo-butadieno-styrenowego (ABS) z różną zawartością pigmentu, formowanego w procesie wytłocznego osadzania przetopionego materiału FDM (fused deposition modelling). Metoda DSI (depth sensing indentation) pozwoliła określić wpływ rodzaju pigmentu na mikrotwardość warstw nakładanego przyrostowo materiału w kierunku wzdłużnym i poprzecznym. Badania przeprowadzono przy stałej prędkości, czasie przetrzymania i maksymalnej sile obciążania. Ich celem była ocena właściwości materiałowych kopolimeru ABS z różną zawartością pigmentu stosowanego w technologii FDM, uwzględniając energetyczne aspekty krzywej (obciążenie-głębokość wnikania wgłębnika) otrzymanej w cyklu obejmującym obciążenie niesprężyste (plastyczne, lepko-sprężyste) i odciążenie sprężyste. Wartości modułu sprężystości wyznaczone w metodzie DSI zestawiono z wartościami wyznaczonymi w próbie jednoosiowego rozciągania próbek budowanych przyrostowo w dwóch różnych orientacjach w przestrzeni roboczej urządzenia FDM.

EN

Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer samples were pigmented and studied by depth indentation method to det. an influence of the pigment type on sample microhardness in longitudinal and transverse directions of the material layers at const. velocity, hold time and max. loading force. The load-indentation depth curves were detd. during inelastic load and elastic unload cycles. The addn. of Mg, Ti, S and Ca-contg. pigments resulted in increasing the surface microhardness, while the addn. of Ce, Fe, Na and N-contg. pigments showed a negative effect.

6

Wpływ zawartości kobaltu na właściwości powłok WC-Co natryskiwanych naddźwiękowo

Olbrycht A., Pawlik S.

Inżynieria Powierzchni

|

2016

|

nr 3

45--53

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań powłok WC-Co natryskiwanych metodą płomieniowa naddźwiękową z proszków o zawartości kobaltu 12 i 17%. Zbadano wpływ wielkości ziarna natryskiwanego proszku WC-Co na właściwości powłok. Opisano oraz przedstawiono wyniki badań: metalograficznych, twardości HV, metodą DSI (Depth Sensing Indentation), zarysowania (scratch test), przyczepności oraz twardości Rockwella HRC. Stwierdzono, że w wyniku natryskiwania cieplnego metodą naddźwiękową proszków WC-Co otrzymano powłoki o zwartej budowie, nieznacznej porowatości oraz dobrej przyczepności do podłoża. Powłoki natryskiwane naddźwiękowo z proszku o wyższej zawartości Co 17% mają wyższą twardość (zmierzoną metodą DSI na powierzchni powłoki), niż powłoki natryskane cieplnie z proszku o zawartości 12% Co. Najwyższą średnią wartość modułu Younga odnotowano w przypadku powłoki natryskanej z proszku WC-17Co (-20+5 µm), powłoka ta ma również najwyższe twardości mierzone metoda DSI: indentacyjną, Martensa oraz Yickersa.

EN

The paper presents the results of the examinations of WC-Co coatings sprayed by high velocity flame method with powder containing different amounts of cobalt. The impact of particle size of the sprayed WC-Co powder on the properties of the coatings was also examined. The paper describes and presents the results of the following te.sts: metallographic tests, hardness measurement HV, testing by DSI method (Depth Sensing Indentation), scratch test, adhesion test and measurement of Rockwell hardness HRC. It was found that by supersonic thermal spraying with WC-Co powders with different content of Co and with various particle sizes, the, coatings of compact structure, slight porosity and a very good adhesion to the substrate were obtained. It was also found that the thermally sprayed coatings with the powder with a higher Co content, ie. 17% have higher hardness, as measured by the DSI method, on the surface of the coating than the coatings sprayed thermally with the powder containing 12% Co. The highest average vahic of Young's modults was observed for the coating sprayed with the WC-Co83/l7 (-20-5 µm) powder, this coating has also the highest hardness measured by DSI method: indentation hardness, Martens hardness and Yickers hardness.

7

Analysis of the possibility of assessing the ability to strengthen of the selected materials in the study indentation

Makuch A., Grygiel D.

Inżynieria Powierzchni

|

2016

|

nr 3

39--44

EN

This work undertakes the problem of the possibility of assessing the ability to strengthen of the materials with very different hardness, i.e. copper, ordinary steel, silicon carbide and zirconium oxide. Measurements of parameters of hardness and elasticity by means of the DSI method were conducted under constant conditions of the indentation process of Vickers indenter into the sample material. On the basis of the curves of power P-h (loading/unloading power as the function of depth) the work of elastic, inelastic and total deformation was determined, and then the coefficient k, which is postulated in Oliver Pharr's works as a measure of the ability of materials to strengthen, was determined.

PL

W pracy podjęto problem możliwości oceny zdolności do umocnienia materiałów o bardzo zróżnicowanej twardości, tj. miedzi, stali zwyklej, węglika krzemu i tlenku cyrkonu. Wykonano pomiary parametrów twardości i sprężystości metodą DSI przy stałych warunkach procesu zagłębiania się wgłębnika Vickersa w próbki materiału. Na podstawie krzywych energetycznych P-h (silą obciążania/odciążania w funkcji głębokości) wyznaczono pracę odkształcenia sprężystego, niesprężystego, całkowitego, a następnie wyznaczono wskaźnik k, który jest postulowany w pracach Oliviera-Pharra jako miara zdolności do umocnienia materiałów.

8

Hydrostatic extrusion of Al coated titanium obtained by the magnetron technique

Pachla W., Kulczyk M., Skiba J., Przybysz S., Czyżniewski A., Betiuk M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2015

|

Vol. 68, nr 1

25--31

EN

Purpose: The paper synthetically presents the ideas of hydrostatic extrusion of metals in order to obtain strong refinement of their structure. It seems that modification of extruded material and the surfaces of dies may be one of the methods for limiting these adverse phenomena. The paper describes the role of lubricating the Al layer during the titanium extrusion process. Design/methodology/approach: Studies concerning this technique are conducted at The Polish Academy of Sciences Institute of High Pressure Physics. Due to strong plastic deformations (SPD), the cumulative hydrostatic extrusion (HE) process must be used, i.e. the process of step-by-step extrusion with low deformation ratio for each step, the deformations created in each step accumulate and result in strong cumulative deformation. Findings: This is because the available working pressures of extrusion presses are limited, thus limiting the maximum deformation ratio available in a single extrusion pass. This limitation is additionally sharpened by higher strength of material deformed in cold state or at low temperatures. Research limitations/implications: Due to tribological conditions existing between the extruding tool (a die) and the flowing material, the die becomes worn quickly and the finishing quality (roughness) of the extruded material surface deteriorates. Practical implications: As a result, the extruding pressure increases which has a negative impact, the machine and tooling load becomes higher and the phenomenon of abrupt outflow of the material being extruded from the extruding tool occurs, causing poor tolerances of lateral dimensions of the product. Originality/value: The process of depositing Al coatings on cylindrical surfaces of titanium material being extruded using the PA PVD technique was presented in detail. Also, the paper describes examinations of Al coating properties and structure of Grade 3 titanium in subsequent steps of hydrostatic extrusion process.

9

Badania własności strukturalno-materiałowych otrzymywanych technologią SLS na przykładzie połączeń kształtowych

Makuch A., Skalski K.

Inżynieria Powierzchni

|

2015

|

nr 3

56--65

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu struktury geometrycznej powierzchni uzyskiwanej po procesie selektywnego spiekania proszków polimerowych PA2200 wiązką lasera (Selective Laser Sintering - SLS) na wytrzymałość połączeń kształtowych, mierzone w próbie rozciągania. Przeprowadzono także badania struktury geometrycznej powierzchni na poziomie mikrostrukturalnym (analiza SEM oraz z wykorzystaniem mikroskopu optycznego) i makrostrukturalnym (dwuwymiarowa charakterystyka profilu chropowatości). Wyniki tych badań pokazały dużą jednorodność struktury poliamidowej uzyskanej w procesie laserowego spiekania, przy wysokich parametrach chropowatości rzędu Ra = 30 μn. Jak pokazały wyniki badań wytrzymałościowych dla różnych typów połączeń kształtowych (jaskółczy ogon, zaczepowe) wysoka chropowatość powierzchni wpływa na większą wytrzymałość. Głównym celem badań była ocena aplikacyjna jednej z technologii, tj. SLS, na przykładzie wybranych produktów, poprzez kompleksowe badania ich własności strukturalnych oraz mechanicznych konstytuowanych metodą przyrostową. W szczególności obserwacje wykonano na poziomie mikrostrukturalnym, wykorzystując metodą OSI (Depth Sensing Indentation).

EN

The paper presents the results of the studies concerning the influence of surface geometrical structure obtained in the process of selective laser Sintering of PA2200 polymer powders on the strength of shape joints measured in a tensile test. The tests of surface geometrical structure at a micro-structural level (SEM analysis and optical microscopy) and at a micro-structural level (2D characterization of roughness profile) were also conducted. The results of these studies showed high homogeneity of the polyamide structure obtained in the laser sintering process and high roughness parameters in the range of Ra = 30 μm. The results of the strength tests conducted for different shape joints (dovetail, snap-fit joints) showed that high surface roughness affects the greater strength. The main objective of the research was to evaluate the capability of an application of one the technologies, which is the SLS technology, by comprehensive studies of the structural and mechanical properties of the selected products formed by an additive method. In particular, the observations were made at the micro-structural level using the DSI method (Depth Sensing Indentation).