Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fizykochemiczne, strukturalne i mechaniczne czynniki kruchości międzykrystalicznej brązów -alpha w temperaturze podwyższonej

Ozgowicz W.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Śląska

|

2004

|

z. 145

1-220

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań czynników fizykochemicznych, strukturalnych i mechanicznych determinujących zjawisko kruchości międzykrystalicznej (ZKM) jednofazowych brązów cynowych oraz główne mechanizmy odpowiedzialne hipotetycznie za przebieg procesu pękania podczas odkształcenia w temperaturze podwyższonej. Część literaturowa dotyczy analizy atomistycznych mechanizmów kruchości międzykrystalicznej nisko i wysokotemperaturowej w aspekcie oddziaływania segregacji atomów domieszkowych i zanieczyszczeń na granicach ziarn w stopach polikrystalicznych. Zaprezentowano w niej również metody modelowania i symulacji komputerowej procesów dyfuzyjnych segregacji międzykrystalicznej. W części badawczej weryfikowano głównie tezy pracy przyjmujące synergiczny efekt takich mikromechanizmów pękania, jak poślizgu granic ziarn oraz kawitacji i segregacji międzykrystalicznej. Stwierdzono, że układ tych mechanizmów w procesie dekohezji jest funkcją złożoną zależną implicité od składu chemicznego stopów, a w szczególności -czystości granic ziarn i wielkości ziarn. Weryfikacji doświadczalnej poddano również oddziaływania mikrododatków Ce lub Zr na możliwość ograniczenia kruchości międzykrystalicznej i uzyskania istotnej poprawy własności plastycznych stopów w temperaturze podwyższonej. Analiza plastyczności przeprowadzona na podstawie prób mechanicznych w temperaturze podwyższonej, jak również obserwacje struktury i przełomów wykazały ścisłą zależność efektu temperatury minimalnej plastyczności (TMP) od pękania międzykrystalicznego-kruchego badanych brązów. Udział przełomu międzykrystalicznego zależy od rodzaju stopu, a w szczególności-wielkości ziarn roztworu -alpha. Wyjaśniono, że kruchość międzykrystaliczna badanych brązów, jak również analizowanych porównawczo gatunków czystej miedzi, odkształcanych plastycznie w zakresie TMP (ok. 300-400 stopni C) z prędkością odkształcenia epsilon >10-5s-1, wywołana jest głównie przez poślizg granic ziarn oddziałujący synergicznie z zarodkowaniem i koalescencją mikropustek na granicach ziarn lub segregacją atomów zanieczyszczeń. Prowadzi to do mikroszczelin na skutek osłabienia wiązań metalicznych i zaniżenia wytrzymałości granic ziarn. Modyfikacja brązów cynowych mikrododatkiem Ce lub Zr powoduje istotne rozdrobnienie struktury stopów i znaczne ograniczenie kruchości międzykrystalicznej w temperaturze podwyższonej. Modyfikowane stopy miedzi CuCe(M) i CuZr(M) nie wykazują w ogóle ZKM w zakresie temperatury odkształcenia od 20 stopni C do 800 stopni C. Opisano skład fazowy i strukturę wtrąceń brązów modyfikowanych, stosując metody dyfrakcji rentgenowskiej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Analiza spektrometryczna Augera oraz metoda modelowania i symulacji komputerowej segregacji międzykrystalicznej na podstawie nowo opracowanego programu komputerowego DYFUZJA potwierdziły realną możliwość generowania segregacji atomów cyny i siarki na granicach ziarn struktury (2D) badanych stopów modelowych. Uwzględniając uniwersalny charakter proponowanego modelu zjawiska oraz możliwość badania jego podstawowych czynników, metoda symulacji komputerowej może być przydatna w analizie ZKM innych metali i stopów.

EN

The paper deals with the results of investigations of physico-chemical, structural and mechanical factors determining the phenomenon of intergranular brittleness of single-phase tin bronzes and the main mechanisms hypothetically responsible for cracking at elevated deformation temperature. The literature part concerns the analysis of the atomistic mechanisms of intergranular embrittlement at low and high temperatures from the viewpoint of the effect of intercrystalline segregation of admixtured elements and impurities in polycrystalline alloys. Methods of computer modeling and the simulation of diffusive processes of intercrystalline segregation have been presented . The experimental part deals with the verification of theses assuming a synergetic effect of the micro-mechanisms of cracking, like grain-boundary sliding, intercrystalline cavitation and segregation. The share of these mechanisms in the process of decohesion is a complex function depending implicitly on the chemical composition of the alloys, particularly, however, on the purity at the grain boundaries and grain sizes. The effect of microadditions of cerium and zirconium on the possibility of limiting the intergranular brittleness and the improvement of the plasticity of alloys has been experimentally verified. The analysis of plasticity carried out basing on the results of mechanical tests at elevated temperatures and observations of the structure and fractography displayed a strict dependence of the minimum plasticity on the brittle fracture. The share of this fracture depends on the kind of the alloy, particularly on its grain-size. It has been shown that the intergranular brittleness of tin bronzes and comparatively analysed types of pure copper, plastically deformed within the DMP range (about 300-400 degree C) at a strain rate of epsilon >10-5s-1 is brought about mainly by grain-boundary sliding, affecting synergetically the nucleation and coalescence of microvoids at the grain boundary and cooperating with the intercrystalline segregation of impurities. This leads to microcracking due to the weaking of metallic bonds and the decreased strength of the grain boundaries. The modification of bronzes with microadditives of Ce and Zr leads to a refinement of the structure of the alloys and a considerable restriction of intergranular embrittlement at elevated temperature, whereas modified alloys type Cu-Ce and Cu -Zr do not display any brittleness at 20-800 degree C at all. The phase composition and structure of inclusions in modified bronzes have been descibed by means of X-ray diffication methods and tranmission electron microscopy. Auger's spectrometric analysis and the applied computer-simulation method of intercrystalline segregation, basing on the newly developed computer program DIFFUSION, have confirmed the actual possibility of segregating tin and sulphur atoms at the grain boundaries of the structure (2D) of the investigated model alloys. Taking into account the general character of the suggested model of this phenomenon and the possibility of investigating its fundamental factors, this method may prove to be useful in the analysis of the intercrystalline brittleness of other metals and alloys, too.

2

Wpływ procesu azotowania jarzeniowego na strukturę warstwy dyfuzyjnej w stopie Ti6Al2Mo3Cr.

Jeleńkowski J., Gołębiewski M., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2002

|

R. XXIII, nr 5

327-329

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań metalograficznych i rentgenograficznych warstwy dyfuzyjnej znajdującej się pod warstwą azotków TiN i Ti2N otrzymanych metodą azotowania jarzeniowego stopu Ti6Al2Mo3Cr. Obserwacje metalograficzne wykazały, że już po pół godzinnym azotowaniu w temperaturze 940 stopni Celsjusza, gdy rdzeń próbki miał budowę fazy B, pod warstewką azotków była obecna strefa o strukturze dwufazowej - alfa+beta, zwiększająca swoją grubość z czasem trwania procesu. Azotowanie jarzeniowe w warunkach cyklicznych zmian temperatury przyspieszało zarówno wzrost grubości warstewki azotków, jak i grubość warstwy dyfuzyjnej. Ulegała też zmianie morfologia ziaren fazy, w których zmniejszał się stosunek długości ziarna do jego grubości. W badaniach rentgenograficznych struktury podłoża ujawniono istnienie dwóch rodzajów roztworów stałych na osnowie sieci tytanu i dwóch rodzajów roztworów stałych na osnowie sieci tytanu beta.

EN

The paper presents the results of metallographic and X-ray examinations of the micro- and substructure of the diffusion layer that underlies the TiN+Ti2N layer produced by the glow discharge assisted nitriding of the Ti62Mo3Cr alloy. The metallographic examinations show that as early as after half an hour of nitriding at temperature of 940 degrees centigrade, when the core of the sample has the beta phase structure, a two-phase zone alpha+beta with its thickness increasing with increasing process temperature can be observed underneath the nitride layer. The presence of the glow discharge assisting the nitriding process accelerated the thickening of both the nitride zone and the diffusion layer. The morphology of the phase grains also changed, in that the grain length-to thickness ratio decreases. The X-ray examinations revealed two kinds of solid solution with the titanium matrix and two kinds of solid solutions with the beta titanium matrix present in the substrate structure.

3

Eksplikacja efektu minimalnej plastyczności mosiądzów jednofazowych

Nowosielski R.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Śląska

|

2000

|

z. 135

1-159

PL

Praca dotyczy eksplikacji makroskopowo obserwowanego efektu związanego z występowaniem minimum na krzywej plastyczności w funkcji temperatury. W pracy postawiono tezę, że podstawowym mechanizmem odpowiedzialnym za efekt minimalnej plastyczności w mosiądzach jednofazowych jest niejednorodne odkształcenie i jednocześnie funkcjonujący, wywołany przez proces niejednorodnego odkształcenia, niejednorodny przebieg procesów aktywowanych cieplnie w odkształconych obszarach, w których energia zmagazynowana osiągnęła dostateczną wartość. Mechanizm ten funkcjonuje w zakresie temperatury zbliżonym do początku operowania procesów aktywowanych cieplnie. Skutkiem jego funkcjonowania jest lokalizacja odkształcenia w tych obszarach i w konsekwencji pękanie materiału na styku obszarów odkształconych i nieodkształconych. Skład chemiczny i jego lokalne zmiany oraz zmiany struktury wpływają na przebieg procesów związanych z odkształceniem i działaniem temperatury w różny sposób. Występujące zmniejszenie się plastyczności, z jednej strony, jest najczęściej skutkiem wspomnianego wpływu na zwiększenie niejednorodności odkształcenia. Z drugiej strony wpływ ten może być przyczyną zmniejszenia niejednorodności odkształcenia. Rozszerzeniem postawionej tezy jest bardziej uniwersalna koncepcja modelu miejsc "twardych i miękkich", która wyjaśnia efekt minimalnej plastyczności opisując makroskopowy przebieg odkształcenia w zakresie TMP, we wszystkich przypadkach, w których funkcjonujące w metalach mikromechanizmy prowadzą do powstania sytuacji, gdzie udział objętościowy miejsc "miękkich" jest funkcją temperatury i prowadzi do lokalizacji w nich odkształcenia. Temperatura minimalnej plastyczności pokrywa się z temperaturą, w której udział objętościowy miejsc miękkich osiąga pewną "progową", krytyczną ze względów mechanicznych, wartość. W pracy przeprowadzono badania plastyczności mosiądzów jednofazowych (dwuskładnikowych CuZn1, CuZn4, CuZn10, CuZn32 oraz wieloskładnikowego CuZn27Ni18 i stopu CuNi25) w funkcji temperatury (w zakresie 300-900 stopni C), dla szybkości odkształcenia (10-3 - 102s-1), przy różnym stanie naprężenia (próby rozciągania i skręcania) i wielkości ziarna (około 20 i 200 my m) oraz stanu wyjściowego materiału (przerobiony plastycznie i odlewany), w celu określenia czynników wpływających na TMP oraz potwierdzenia danych literaturowych. Dla uzasadnienia tezy pracy przeprowadzono badania i pomiary: własności mechanicznych, metalograficzne na mikroskopie świetlnym i elektronowym, energii aktywacji procesu odkształcenia plastycznego, tarcia wewnętrzneg, COD i densometryczne. Dla potwierdzenia wyników eksperymentalnych zweryfikowano koncepcję modelu miejsc "twardych i miękkich" dokonując obliczeń zależności plastyczności mosiądzów w funkcji objętościowego udziału miejsc "miękkich", dla dwóch wariantów wspomnianego modelu, opierając się na zmodyfikowanej dla potrzeb modelu metodzie elementów skończonych. Zaproponowany model miejsc "twardych i miękkich" opisuje zachowanie się mosiądzów w warunkach efektu minimalnej plastyczności, ale może być stosowany do opisu podobnego efektu w innych metalach i stopach. Wspomniany model, wprawdzie w sposób tylko jakościowy, wiąże przebieg procesu odkształcenia plastycznego w skali mikro i mezo z przebiegiem procesu w skali makroskopowej, jednak otwiera drogę do dalszych badań i poszukiwań, zgłębiających problem makroskopowej istoty plastyczności i jej zależności od składu chemicznego i struktury metali i stopów.

EN

The work refers to explication of macroscopic observed minimum plasticity effect connected with existence, for metals and alloys, of ductility minimum temperature (DMT) for a dependence of plasticity versus deformation temperature. The explication process was based on the following argument: that basic mechanism responsible for minimum plasticity effect in mono-phase brasses, is heterogeneous deformation and simultaneously working, developed by process heterogenous deformation, heterogenous course of thermal activated processes in deformated areas of metal, in which stored energy reached sufficient value. The mechanism works in the range of temperature close to the beginning of operating of thermal activated processes. Its results is location of deformation in these areas and in consequence cracking of material in junction points of deformed and undeformed areas. The chemical composition and its local changes and structure changes influence on the course of processes connected with deformation and thermal activation in a different manner. The plasticity diminishing, from one side, is most often a results of the above-mentioned influence on enlargement of deformation inhomogeneity. From the other side, the above-mentioned influence can be a reason of diminishing deformation infogomenity, causing most often weakness of minimum plasticity effect., or in an extreme change of its dissaperence. The widening of the presented argument is more universal idea of a model of "hand and soft" places, which explains a minimum plasticity effect describing a macroscopic course of deformation in the range of DMT. This model can describe behaviour of metals in DMT in all cases, in which working in metals micro-mechanisms induced a situation, where voluminal share of "soft" places is a function of deformation temperature and drives to a location of deformation. DMT agrees with temperature in which voluminal share of "soft" places in a volume of sample research critical (threshold) value from a mechanical point of view. In the work widely conceived plasticity investigations of mono-phase, binary brasses (CuZn1, CuZn4, CuZn10, CuZn32), multiple brass CuZn27Ni18 and CuNi25 alloy were performed in function of deformation temperature (in the range 300-900 degree C), for strain rates in the range (10-3 - 102 s-1), at different stress state (tension and torsion test), and a different initial structure of material (grain size about 20 and 200 my m after cold work and annealing and after cast), in order to determine factors influencing on DMT and confirmations literature date. The following investigations and measurements as: mechanical properties, metallographic, energy activation, internal frictions, COD and densometric, were accomplished in order to justify the work argument. To confirm experimental results, the model of "hard and soft" places was verified by calculations of brasses plasticityas a function of a voluminal share of "soft" places in volume of a sample, basing on modified finite elements method. The main results of the work is an elaboration of the model, which describes plastic behaviour of brasses in the range of DMT, and can be practical used for desciption of similar effects in other metals and alloys. The presented model, only in qualitative manner, joins the course of plastic deformation in a micro and mezzo scale with the course of this process in a macro scale, but opens way to futher research exploring deeply this problem.

4

Niektóre wybrane minerały towarzyszące Cechsztyńskim złożom soli w Kłodawie

Pitera H.

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

1999

|

R. 2, Nr 6 (14)

15-17