Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tribological wear analysis of Ti-Al composite coatings applied with the cold spray method

Rutkowska-Gorczyca Małgorzata, Wiśniewski Marcin, Dziubek Mateusz, Kowalewski Piotr, Winnicki Marcin

Tribologia

|

2023

|

nr 3

63--70

EN

The possibility of using the low-pressure cold gas spraying (LPCS) method to create composite coatings has been known and used for a long time. This method makes it possible to create coatings from physically and chemically different powders and to regenerate components damaged during operation. Composite coatings of titanium and aluminium at different weight concentrations were selected for the study. The research was conducted to optimise the influence of the chemical composition of the composite coatings on their tribological properties. This paper presents the results of tribological wear testing of composite coatings applied using the low-pressure cold gas spray (LPCS) method. Wear resistance tests were performed using the ball-on-plate method in reciprocating motion using a steel ball. Tribological testing of the coatings included determining the effect of contact force on wear and the value of the kinetic coefficient of friction of the friction pairs tested. The study determined the optimum chemical composition of the Ti-Al composite coatings to improve wear properties.

PL

Możliwość zastosowania metody niskociśnieniowego natrysku zimnym gazem (LPCS) do tworzenia powłok kompozytowych jest znana i wykorzystywana od bardzo dawna. Metoda ta pozwala na tworzenie powłok z różnych pod względem fizycznym i chemicznym proszków oraz na regenerację elementów uszkodzonych podczas eksploatacji. Do badań wybrano kompozytowe powłoki tytanu i aluminium przy różnych stężeniach wagowych. Badania przeprowadzono w celu optymalizacji wpływu składu chemicznego powłok kompozytowych na ich właściwości tribologiczne. W pracy zaprezentowano wyniki badań zużycia tribologicznego powłok kompozytowych nanoszonych z zastosowaniem metody niskociśnieniowego natrysku zimnym gazem (LPCS). Badania odporności na zużycie wykonano przy użyciu metody ball-on-plate, w ruchu posuwisto-zwrotnym z wykorzystaniem stalowej kulki. Badania tribologiczne powłok obejmowały określenie wpływu siły nacisku na zużycie oraz wartość współczynnika tarcia kinetycznego badanych par trących. Badania pozwoliły określić optymalny skład chemiczny kompozytowych powłok Ti-Al w celu poprawy właściwości eksploatacyjnych.

2

Kucie w plastycznej matrycy intermetalików TiAl

Szczepanik S., Bednarczyk P.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2016

|

R. 61, nr 3

121--125

PL

Przedstawiono wyniki badań materiałów Ti-Al otrzymanych z mieszanki proszków przez prasowanie, a także w procesie samorozwijającej się syntezy SHS i dodatkowym odkształceniu w plastycznej matrycy. Po odkształceniu w plastycznej matrycy nastąpiło zwiększenie gęstości wyrobów oraz poprawa ich twardości i wytrzymałości na zginanie. Otrzymane materiały o porowatości 2,54 i 3,89% mają strukturę złożoną z ziaren fazy γ czyli TiAl, oraz płytkowych ziaren fazy γ i α2-Ti3Al.

EN

The influence of hot forging in a fluid die of hot pressed and of SHS Ti-Al powder preforms on structure and properties was investigated. Processing increased the density, with the materials having 2.54 and 3.89% porosity, respectively. The structures comprised γ-TiAl grains and γ and α2-Ti3Al platelets. Hardness was 183 ±34 HV10 for the previously hot pressed materials and 147 ±3 HV10 for SHS performs, and bends strengths were 146 MPa and 247 MPa, respectively.

3

Zmiany poziomu hałasu podczas badań zużyciowych lekkich zaworów rozrządu silnika spalinowego

Siczek K.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2013

|

R. 14, nr 3

33-38

PL

W artykule przedstawiony został schemat stanowiska do badań zużyciowych zaworów rozrządu silnika spalinowego. Badaniom poddane zostały lekkie zawory wykonane ze stopu TiAl. Grzybki tych zaworów współpracowały z gniazdami wykonanymi z żeliwa stopowego i z brązu fosforowego. Trzonki zaworów współpracowały z prowadnicami wykonanymi z żeliwa stopowego. Podczas badań mierzono miedzy innymi zmiany poziomu hałasu w okresie do 500000 cykli. Celem było porównanie zmierzonych wartości poziomu hałasu dla dwóch różnych skojarzeń zaworów i gniazd. Obciążenie zaworów było zrealizowane przy pomocy układu sprężyn. Ruch zaworów był wymuszany przy pomocy wałka krzywkowego, natomiast ich ruch powrotny był zapewniony przy pomocy sprężyn zaworowych. Prędkość wałka krzywkowego, napędzanego od silnika elektrycznego na stanowisku badawczym, była stała. Zaobserwowano większy średni poziom mierzonego hałasu i większy jego rozrzut podczas współpracy zaworów z gniazdami z żeliwa w porównaniu z gniazdami wykonanymi z brązu fosforowego podczas jednakowych serii badawczych.

EN

The scheme of tester for wear studies of valves operating in combustion engine has been presented in this article. The tests have been subjected to lightweight valves made of TiAl alloy. Valve heads have mated with valve guides made of cast iron or phosphor bronze. Valve stems have mated with valve guides made of cast iron. During the study it has been measured, among others, changes in sound level up to 500,000 cycles. The aim has been to compare the measured values of sound level for two different sets of valves and their seat inserts. Valve loading has been realized by the set of springs. Valves have been forced to move by a roller cam, and the return movement has been provided with a valve spring. Rotating speed of the camshaft, driven by an electric motor on the stand, has been constant. It has been observed the higher average value of the measured sound level and the greater value of its standard deviation in case of the valve mated with a seat insert made of cast iron comparing to the case of seat insert made of phosphor bronze during the same research series.

4

High temperature oxidation behaviour of TiAl8Nb alloy

Przybylski K., Prażuch J., Brylewski T., Durda E.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

477--480

EN

The goal of this work is to determine the effect of niobium on the kinetics and mechanism of Ti-Al oxidation in air. In order to compare the oxidation kinetics of Ti-Al and Ti-Al with the addition of niobium, isothermal oxidation was performed on Ti-48Al and Ti-46Al-8Nb (in at.%) alloys at 1073 K in synthetic air. Cyclic oxidation of Ti-46Al and Ti-46Al-8Nb alloys was carried out in laboratory air for 42 cycles (1 cycle, 24 hrs). The morphology, as well as chemical and phase composition of the oxidation products were investigated using X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy combined with Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS). From these investigations it can be concluded that niobium addition increases the corrosion resistance of TiAl and, furthermore, improves the adherence between the metallic substrate and the oxide scale. The oxidation mechanism of Ti-46Al-8Nb was studied via secondary neutral mass spectroscopy (SNMS) after two-stage isothermal oxidation (24 hrs in 16O2 followed by 24 hrs in 18O2) at 1073 K. From this analysis it can be assumed that the oxidation mechanism of Ti-46Al-8Nb alloy consists of simultaneous outward titanium and aluminum diffusion and inward oxygen transport.

PL

Celem pracy jest określenie wpływu dodatku niobu na kinetykę i mechanizm utleniania stopu TiAl w powietrzu. Dla porównania kinetyk utleniania stopu Ti-Al oraz stopu z dodatkiem niobu zostały przeprowadzone badania izotermicznego utleniania stopów o składach Ti-48Al i Ti-46Al-8Nb (w at.%) w powietrzu syntetycznym w 1073 K. Stopy Ti-48Al i Ti-46Al-8Nb poddano cyklicznemu utlenianiu w powietrzu laboratoryjnym w 1073 K obejmującym 42 cykle 24-godzinne. Morfologie oraz skład fazowy i chemiczny produktów utleniania badanych próbek przeprowadzono metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD) oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) w połączeniu z metodą dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDS). Na podstawie tych badań stwierdzono, że dodatek niobu w stopie TiAl podwyzsza jego odporność korozyjną a ponadto polepszą przyczepność zgorzeliny do rdzenia metalicznego. Mechanizm utleniania stopu Ti-46Al-8Nb badano metodą spektrometrii masowej rozpylonych cząstek neutralnych (SNMS) po dwuetapowym izotermicznym utlenianiu (pierwszy etap w 16O2 przez 24 godz., kolejny w 18O2 przez 24 godz.) w 1073 K. Na podstawie tej analizy postuluje się, że mechanizm utleniania stopu Ti-46Al-8Nb odbywa się w wyniku równoczesnej odrdzeniowej dyfuzji tytanu i glinu oraz dordzeniowego transportu tlenu.

5

Fabrication and characterization of TiAl/Ti3Al-based intermetallic composites (IMCs) reinforced with ceramic particles

Kevorkijan V., Škapin S.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2009

|

Vol. 40, nr 2

75-83

EN

Purpose: The purpose of the paper is to fabricate and characterise TiAl/Ti₃Al-based intermetallic composites (IMCs) reinforced with ceramic particles. Design/methodology/approach: Composites were formulated by blending commercially available powders of either TiAl or Ti₃Al (technical grade with traces of Al and Ti) with ceramic powders (B₄C, TiC or TiB₂) in appropriate amounts to create titanium aluminide-based matrices with 10, 20, 30, 40 and 50 vol. % of B₄C, TiC or TiB₂ discontinuous reinforcement. The powder blends were thoroughly mixed and subsequently cold compacted. Findings: Qualitative metallographic analysis of the as-densified microstructures confirmed that during densification of the composite matrix both TiAl and Ti₃Al single phase titanium aluminide powders were transformed into various intermetallic phases (TiAl, Ti₃Al and TiAl₃). Regarding the room temperature tensile properties, excellent tensile strength, tensile yield strength and Young's modulus were measured in all fully dense composite samples, irrespective of their phase composition and volume fraction of reinforcement. Research limitations/implications: Generally, the improvement of tensile strength, tensile yield strength and Young's modulus was found to be correlated with increase in the amount of ceramic reinforcement in the matrix. However, quite the opposite behaviour was found regarding elongation, where the introduction of ceramic particles into the intermetallic matrix led in all specimens to a significant reduction of elasticity. Originality/value: In all systems and compositions, fully dense composite samples (with a retained porosity less than 1 vol. %) were successfully obtained, revealing the significant industrial potential of this fabrication method.

6

Possibilities of application of phase identification by electron backscatter diffraction for determination of phase composition of multilayer scales

Klimek L., Kaczmarek Ł.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

25-27

EN

In this paper the application of electron backscatter diffraction for the phase identification of complex layers is presented. The obtained results were compared with results of X-ray diffraction and EDS X-ray microanalysis obtained for the same layer. The conducted research shows that X-ray diffraction not always gives full description of the examined layers (especially when layers are relatively thick). Also X-ray microanalysis does not assure full description of the examined layers, since in most cases the phases are disequilibrium. Identification of particular phases can be obtained by electron backscatter diffraction. It appears that presently combination of the three research techniques provides the most complete description during examination of layers.

PL

W pracy przedstawiono zastosowanie dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych do identyfikacji fazowej warstw o złożonej budowie. Otrzymane wyniki porównano z wynikami dyfrakcji rentgenowskiej oraz mikroanalizy rentgenowskiej EDS uzyskanymi dla tej samej warstwy. Z przeprowadzonych badań wynika, że dyfrakcja rentgenowska nie zawsze daje pełny opis badanych warstw (szczególnie gdy warstwy są stosunkowo grube). Także mikroanaliza rentgenowska nie daje pełnego opisu badanych warstw m.in. dlatego, że w wielu przypadkach fazy wchodzące w ich skład są fazami nierównowagowymi. Identyfikację poszczególnych składników fazowych można uzyskać za pomocą dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych. Wydaje się, że w chwili obecnej połączenie tych trzech technik badawczych daje najpełniejszy opis podczas badania warstw.

7

Fabrication and characterization of TiAl/Ti3Al-based intermetallic composites (IMCs) reinforced with ceramic particles

Kevorkijan V., Skapin S. D.

Archives of Materials Science

|

2008

|

Vol. 29, nr 4

168-183

EN

Purpose: The purpose of the paper is to fabricate and characterise TiAl/Ti3Albased intermetallic composites (IMCs) reinforced with ceramic particles. Methodology: Composites were formulated by blending commercially available powders of either TiAl or Ti3Al (technical grade with traces of Al and Ti) with ceramic powders (B4C, TiC or TiB2) in appropriate amounts to create titanium aluminide-based matrices with 10, 20, 30, 40 and 50 vol. % of B4C, TiC or TiB2 discontinuous reinforcement. The powder blends were thoroughly mixed and subsequently cold compacted. Findings: Qualitative metallographic analysis of the as-densified microstructures confirmed that during densification of the composite matrix both TiAl and Ti3Al single phase titanium aluminide powders were transformed into various intermetallic phases (TiAl, Ti3Al and TiAl3). Regarding the room temperature tensile properties, excellent tensile strength, tensile yield strength and modulus were measured in all fully dense composite samples, irrespective of their phase composition and volume fraction of reinforcement. Research: Generally, the improvement of tensile strength, tensile yield strength and Young’s modulus was found to correlate with the increase in the amount of ceramic reinforcement in the matrix. However, quite the opposite behaviour was found regarding elongation, where the introduction of ceramic particles into the intermetallic matrix led in all specimens to a significant reduction of elasticity. Value: In all systems and compositions, fully dense composite samples (with a retained porosity less than 1 vol. %) were successfully obtained, revealing the significant industrial potential of this fabrication method.

8

The relationship between specific heat capacity and oxidation resistance of TiAl alloys

Przeliorz R., Goral M., Moskal G., Swadzba L.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 21, nr 1

47-50

EN

Purpose: The results of the measuring of the specific heat capacity of the TiAl-based alloys with the addition of Cr and Nb, in temperatures ranging from 150 to 1000 degrees centigrade. Design/methodology/approach: The measurements of the specific heat capacity have been conducted using differential scanning calorimetry method (DSC) on Setaram calorimeter. The samples, sized 15 x 9 x 1,1 mm, have been oxidized in varied thermal conditions, according to the following scheme: 2 min. of heating up to 950 degrees centigrade, 50 min. of annealing at the given temperature, 8 min. of cooling until room temperature (25 degrees centigrade) was reached. Findings: The heat resistance of the alloys under the conditions of cyclic oxidation in 950 degrees centigrade has been specified. Up to 800 degrees centigrade, the course of the cp curves agrees with Debaye model. Above 800 degrees centigrade, an anomaly, involving the fast increase of the cp value, can be noticed. Research limitations/imlications: Results of investigation can explain relationship between specific heat capacity and oxidation resistance of different TiAl alloy. Originality/value: The presence of the Nb2O5 phase in the scale has been proved to spur the increase of the oxidation process.

9

Effect of alloy additions on processing of TiAl-5%X (X=Cr, V, W) intermetallics by mechanical alloying

Dymek S., Wróbel M., Blicharski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 1

103-107

EN

Alloys with chemical compositions TiAl48, TiAl45Cr5, TiAl45V5 and TiAl45W5 were synthesized by mechanical alloying in a Szegvari-type attritor from elemental powders of high purity. The presence of a third element (V, Cr, W) influenced the mechanical alloying process of -TiAl alloys. The prolong milling (100 h) of TiAl45V5 alloy led to its complete amorphisation; the milling of the TiAl45Cr5 alloy in the same conditions led also to its amorphisation but Cr(Ti, Al) solid solution was also present. Tungsten, on the other hand, did not form solid solutions. Instead, it underwent heavy refinement during milling and as a consequence, constitute a dispersoid in the consolidated material. It was shown that amorphisation of powders is preceded by formation of nanocrystalline structure in the milled powder particles in early stages of milling (6 h).

PL

Wpracy wytworzono i badano stopy o następujących składach chemicznych: TiAl48, TiAl45Cr5, TiAl45V5 oraz TiAl45W5 (% at.). Mechaniczną syntezę tych stopów przeprowadzono w laboratoryjnym atritorze typu Szegvari z udziałem proszków czystych metali. Stwierdzono, że obecność dodatku stopowego (Cr, V, W) znacząco wpływa na przebieg procesu mechanicznego wytwarzania stopów. Długotrwałe mielenie (100 godz.) doprowadziło do całkowitej amorfizacji stopu TiAl45V5; mielenie proszków stopu TiAl45Cr5 w tych samych warunkach również prowadziło do amorfizacji, a ponadto do utworzenia roztworu stałego na osnowie Cr. Wolfram nie tworzył roztworów stałych, lecz ulegał silnemu rozdrobnieniu i w konsekwencji w materiale litym występował w postaci dyspersoidu. Wykazano, ze amorfizacja proszków była poprzedzona utworzeniem struktury nanokrystalicznej w cząstkach proszków już w początkowym stadium mielenia (6 godz.).

10

Effect of 5 at.% addition of Cr, V and W on microstructure and mechanical properties of γ-TiAl based alloys

Dymek S., Wróbel M., Blicharski M., Witczak Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 1

97-102

EN

Alloys with chemical compositions TiAl48, TiAl45Cr5, TiAl45V5 and TiAl45W5 were synthecised by mechanical alloying. The compaction of powders was perform by hot pressing (pressure sintering) at 1300C and pressure 25 MPa or by hot isostatic pressing at pressure of 1.4 GPa. Hot isostatic pressing produced alloys with exceptionally high yield strength approaching 2.5 GPa along with satisfactory ductility and fracture toughness. On the other hand, the consolidation of powders at low pressure turned out to be not an adequate compaction method for the produced alloys. The produced alloys were formed mostly by the expected phases ( and 2-based ones), however, their chemical composition departed from stoichiometry.

PL

Wpracy wytworzono i badano stopy o następujących składach chemicznych: TiAl48, TiAl45Cr5, TiAl45V5 oraz TiAl45W5 (% at.). Jako metodę wytwarzania wybrano mechaniczną syntezę proszków czystych metali. Konsolidacje proszków przeprowadzono poprzez prasowanie na goraco (spiekanie pod ciśnieniem) w temperaturze 1300C i przy ciśnieniu 25 MPa oraz przez izostatyczne prasowanie na gorąco przy ciśnieniu 1,4 GPa. Stopy poddane izostatycznemu prasowaniu na gorąco wykazywały wyjątkowo dużą granicę plastyczności dochodzącą do 2,5 GPa przy zachowaniu zadowalającej ciągliwości i odporności na pękanie. Prasowanie na gorąco przy małym ciśnieniu prowadziło do wytworzenia stopów o znacznie gorszych właśiwościach. Produkowane stopy zbudowane były zgodnie z oczekiwaniami z faz na osnowie Wpracy wytworzono i badano stopy o nastepujacych składach chemicznych: TiAl48, TiAl45Cr5, TiAl45V5 oraz TiAl45W5 (% at.). Jako metode wytwarzania wybrano mechaniczna synteze proszków czystych metali. Konsolidacje proszków przeprowadzono poprzez prasowanie na goraco (spiekanie pod cisnieniem) w temperaturze 1300C i przy cisnieniu 25 MPa oraz przez izostatyczne prasowanie na goraco przy cisnieniu 1,4 GPa. Stopy poddane izostatycznemu prasowaniu na goraco wykazywały wyjatkowo duza granice plastycznosci dochodzaca do 2,5 GPa przy zachowaniu zadowalajacej ciagliwosci i odpornosci na pekanie. Prasowanie na goraco przy małym cisnieniu prowadziło do wytworzenia stopów o znacznie gorszych własciwosciach. Produkowane stopy zbudowane były zgodnie z oczekiwaniami z faz na osnowie γ i α2, lecz ich skład chemiczny odbiegał od składów stechiometrycznych.

11

Synteza materiałów międzymetalicznych w układzie Ti-Al

Chlubny L., Lis J.

Materiały Ceramiczne

|

2002

|

R. 54, nr 2

58-61

PL

Związki międzymetaliczne z układu Ti-Al stanowią interesującą grupę materiałów, które znajdują zastosowanie jako materiały żaroodporne, jak również stanowić mogą substraty do syntezy bardziej złożonych związków takich jak nanolaminaty typu 312 czy H. W prezentowanej pracy opracowano metodę otrzymywania drobnoziarnistych, jednofazowych związków TiAl, Ti2Al, Ti3Al otrzymywanych na drodze samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej SHS. Otrzymane materiały zostały zbadane metodą dyfrakcji rentgenowskiej XRD, oraz przeprowadzono obserwację morfologii za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego SEM.

EN

The compounds from Ti-Al system are very interesting materials which can be applied as a high-temperature materials. They can be also used as a substrates to synthesize more complex compounds such as nanolaminates of 312 or H type. In a presented work a method of obtaining singlephase compounds of TiAl, Ti2Al, Ti3Al derived on the way of selfpropagating high-temperature synthesis (SHS) was shown. All of the obtained materials were analyzed by an XRD method and their morphology were investigated by SEM method.

12

Stopy na osnowie faz międzymetalicznych TiAl

Garbacz H.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika

|

2000

|

Z. 72

235-240

PL

W pracy badano właściwości mechaniczne i trybologiczne oraz odporność na wysokotemperaturowe utlenianie stopu Ti3AlNb. Stwierdzono, że dodatek niobu do międzymetalicznego stopu Ti3Al poprawia jego odporność na utlenianie. Pozwala również na otrzymanie struktur różniących się składem fazowym i właściwościami. Badany materiał wykazywał większą odporność na zużycie ścierne od międzymetalicznych stopów na bazie Ni3Al.

EN

Modification of the chemical compsition of the Ti3Al alloy by niobium give increase of the resistance to oxidation. Moreover, the trybological properties of the intermetallic alloy Ti3AlNb are better to Ni3Al alloys.