Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Phase Analysis of Explosive Welded Ti-Cr/Ni Steel in As-Received State and after Heat Treatment Using Synchrotron

Ostroushko D., Mazancová E., Saksl K., Milković O.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1611--1614

EN

Surface coatings protection is one of the most important processes ensuring efficient and economic use of basic materials, mostly of lower-quality. At interface of clad and basic material intermetallic phases are formed, representing quite different matrix with dissimilar properties unlike the welded materials. One type of surface coating is explosive bonding which belongs to group of pressure welding. The work is focused on interface shape line, inhomogeneities in vicinity of the wave joint both in basic material and in vicinity of weld line of the Ti and Cr/Ni stainless steel (SS) matrix. Investigated weld was both in as-received state and after heat treatment carried out at 600°C/90 minutes/air. Presented phases have been identified using X-ray diffraction performed by synchrotron. The Tiα, Fe-fcc, Fe-bcc and intermetallic phases Fe2Ti were detected at interface area.

PL

Jednym z najważniejszych procesów zapewniających skuteczne i ekonomiczne uwarunkowane stosowanie materiałów konstrukcyjnych jest pokrywanie powierzchni warstwą ochronną. W strefie połączenia następuje formowanie się faz międzymetalicznych charakteryzujących się całkowicie odmiennymi od materiałów łączonych własnościami. Jednym ze sposobów pokrycia powierzchni materiałów jest zgrzewanie wybuchowe, które należy do metod ciśnieniowych. Praca została zogniskowana na charakterystyce kształtu linii połaczenia, niejednorodnościach w okolicy rozchodzenia się fali wybuchu obydwu materiałów, jak i w okolicach linii samego połączenia Ti oraz Cr/Ni stali niskowęglowej (SS). Badania fazy przetopionej w obydwu materiałach prowadzono po przeprowadzeniu obróbki termicznej, która przeprowadzono w temperaturze 600°C przez 90 minut, bez atmosfery ochronnej. Pojawiające się fazy zostały przebadane z wykorzystaniem dyfrakcji promieni rentgenowskich w synchrotronie. Ujawniono fazy Tiα, Fe-fcc, Fe-bcc oraz fazę międzymetaliczną Fe2Ti w obszarze połączenia.

2

Przemiany fazowe w strefie połączenia blach zgrzewanych z wykorzystaniem energii wybuchu

Paul H., Prażmowski M., Morgiel J., Faryna M., Skuza W.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 11

603--610

PL

W artykule analizowano zmiany, jakie dokonują się w warstwach pośrednich dwu- warstwowych układów na bazie stali (węglowej i austenitycznej) pokrywanej metalami reaktywnymi: Ta, Zr, Ti oraz aluminium pokrywanym miedzą. Zmiany mikrostruktury, składu chemicznego i fazowego jak też zachowanie umocnieniowe badano na próbkach w stanie po spojeniu wykorzystując zaawansowane techniki obrazowania i pomiaru składu chemicznego w skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. W prowadzonej analizie kluczowe są transformacje wywołane dynamicznymi zmianami temperatury. W makro- skali proces spajania prowadzi do miejscowego nadtopienia łączonych metali. Obecność stref przetopień krytycznie wpływa na własności mechaniczne i fizyczne platerów. Zaobserwowano, że w prawidłowo wykonanym platerze, oprócz wyraźnie zarysowanych stref przetopień (grubości od kilku do kilkunastu μm) zawsze występuje pomiędzy łączonymi metalami cienka warstwa strefy przetopionej (grubości kilkudziesięciu nanometrów) determinująca wystąpienie trwałego spojenia. Ekstremalnie duże szybkości chłodzenia sprzyjają formowaniu się w strefie przetopień faz amorficznych lub mieszaniny amorficzno/(ultra drobnokrystalicznej) o składach chemicznych dalekich od tych, jakie są właściwe fazom krystalizującym w warunkach stacjonarnych. W procesie wygrzewania platerów fazy amorficzne ulegają przemianie skutkującej pojawieniem się mikrostruktury drobnokrystalicznej.

EN

The layers near the interface of explosively welded plates were investigated by means of microscopic observations with the use of scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopes (thin foils were prepared using Focus Ion Beam technique) equipped with energy dispersive spectrometer (EDX). Metal compositions based on steels and Ti, Zr, Ta and Cu on Al were analyzed. The study was focused on the identification of intermetallic phases inside the melted zones, the extent of melt mixing and interdiffusion between the bonded metals, as well as the changes in the dislocation structure. Electron diffractions and the TEM/EDX chemical composition measurements revealed presence of both stable and metastable phases. The crystalline or glassy nature of the solidified melt strongly depends on the chemical composition of the bonded sheets; dendrites were observed in the melted zone of the Al/Cu clad, whereas the amorphous phases and the nano- grains were identified in the bonding zone of the steel (carbon or stainless)/Zr, (carbon steel)/Ti and (stainless steel)/Ta clads. The elongated shape of the (sub)grains with the randomly distributed dislocations inside them, observed in the plates near the interface of all the metal compositions, clearly indicated that during welding deformation processes were prevailing over the softening ones.

3

Wpływ obróbki cieplnej na zmiany strukturalne oraz własności mechaniczne bimetali Ti/Ni wytwarzanych metodą spajania wybuchowego

Bański R., Paul H., Prażmowski M., Miszczyk M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 5

312-318

PL

Zmiany, jakie dokonują się w strefie połączenia poszczególnych warstw w wyrobach spajanych wybuchowo są kluczowe dla zmian we właściwościach użytkowych platerów. W niniejszej pracy analizowano układ Ni/Ti (alloy 201/Gr.1) wykonany z blach o małej grubości (1 mm/1 mm), łączonych technologią zgrzewania wybuchowego. Badaniom poddano platery w stanie "po połączeniu" oraz po zabiegach obróbki cieplnej, symulujących rzeczywiste warunki pracy. Zmiany mikrostruktury, składu chemicznego oraz własności mechanicznych bimetalu analizowano z wykorzystaniem mikroskopii optycznej oraz elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM), jak również poprzez pomiary mikrotwardości. Szczególną uwagę skoncentrowano na zmianach, jakie dokonują się w obszarach położonych w pobliżu strefy połączenia. Analiza zmian składu chemicznego, jakie dokonują się w pobliżu warstwy spojenia, prowadzona była z wykorzystaniem SEM wyposażonego w system EDX. Natomiast zmiany morfologiczne (np. formowanie się strefy drobnokrystalicznej) oraz zmiany w topografii orientacji w nanoobszarach analizowano z wykorzystaniem systemu pomiaru orientacji lokalnych w SEM. W pracy opisano zróżnicowane przypadki występowania obszarów warstwy przetopionej. W platerach w stanie "po połączeniu" zidentyfikowano obszary przetopione, występujące sporadycznie w zawinięciu fal. Badania stereologiczne tych obszarów pozwoliły na wyznaczenie, tzw. równoważnej grubości przetopień (współczynnik RGP). Współczynnik RGP dla tych złącz jest niewielki (max. do 4,73 [mi]m). W złączach po zgrzewaniu i obróbce cieplnej pomiędzy Ni a Ti zidentyfikowano również dodatkową warstwę przejściową, nie występującą w platerach w stanie wyjściowym bez obróbki cieplnej. Pomiary mikro-twardości wykazały znaczne umocnienie w obszarze złącza (do 200-250 HV0,2) oraz skokowo jego wzrost w warstwach przetopionych (do 811 HV0,2). Obróbka cieplna platerów spowodowała spadek umocnienia w tych obszarach. Analiza otrzymanych wyników wykazała, że technologia zgrzewania wybuchowego pozwala na uzyskanie bimetalu z blach o małych grubościach o dobrej jakości połączenia.

EN

The events that occurs close to the interface of explosively welded bimetallic components are of key importance for functional properties of clads. This research study is focused on microstructural changes that occurs close to the interface of explosively welded Ni/Ti (alloy 201/Gr.1) sheets (1 mm/1 mm). The changes in microstructure, chemical composition and mechanical properties were analysed using optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) equipped with EDX and EBSD systems as well as through the microhardness measurements. The studies were focused on a detailed characterization of the intermediate layers close to the interface, i.e. an identification of the intermetallic phases and the possible interdiffusion between the Ni and the Ti. The obtained results showed that explosive welding technology allows manufacturing of a "good" bimetals composed of thin sheets. The wavy and the flat interfaces between the bonded metals were outlined by a characteristic sharp transition; there is no mechanical mixing between the welded materials in the solid state. However, the explosive jet heating gives rise to a significant increase of temperature and to melting some volumes of both sheets at the Ni/Ti interface. A few kinds of intermetallic compounds of the NimTin - type were identified inside the melted volumes and those mostly populated take a form a thin continuous layer. Interest is also directed towards the detailed characterization of the morphology of the intermetallic compounds.

4

Changes in the bonding zone of explosively welded sheets

Paul H., Faryna M., Prażmowski M., Bański R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 2

463-474

EN

In the presented paper two sets of Al/Cu and Ti/Ni sheets bonded through the explosive welding process was thoroughly analyzed. A particular attention was drawn to describe the changes in microstructure and chemical composition within the volumes close to the bonding interface. Optical microscopy as well as scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopy were applied in the above studies whereas strain hardening across the welding zone was determined by Vickers microhardness measurements. Optical microscopy revealed the coexistence of wavy (dominant) and flat interfaces in both sets of plates. Electron microscopy studies showed that the interface was characterized by sharp transition between two metals. For the Cu/Al sheets local melted zones were found mainly at the front slope of the waves where fluctuations in chemical composition were observed. Melting inside intermediate layers resulted in formation of intermetallic phases of the CumAln-type while in the case of Ti/Ni sheets a continuous intermetallic layer of TimNin-type delimitating both sheets was found.

PL

W pracy analizowano zmiany struktury i składu chemicznego w zgrzewanych wybuchowo płytach w dwu układach blach, tj. Al/Cu i Ti/Ni wytworzonych z materiałów o czystości technicznej, ze szczególnym uwzględnieniem zmian, jakie następują w warstwach położonych w pobliżu strefy połączenia. Przeprowadzono wieloskalowe badania z wykorzystaniem mikroskopii optycznej, elektronowej mikroskopii skaningowej i spektrometru dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego GENESIS oraz badania w skali transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Dla obydwu układów łączonych płyt, dla zastosowanych parametrów technologicznych procesu spajania obserwowano silne zmiany geometryczne na powierzchni łączonych blach. Szczegółowym badaniom poddano te platery, które zakwalifikowano, jako ‘poprawnie połączone’, tj. charakteryzujące się wymaganą stosownymi normami wytrzymałością połączenia. W najczęściej obserwowanych przypadkach uzyskane połączenie można sklasyfikować, jako płaskie lub faliste z fazą pośrednią. W wyniku przetopienia w strefie połączenia (w obydwu analizowanych układach) obserwowano tworzenie się faz międzymetalicznych typu CumAln oraz TimNin. Wskazuje to na zmieniającą się wzajemną koncentrację poszczególnych pierwiastków w zależności od analizowanego obszaru. Inną charakterystyczną cechą procesu spajania było wystąpienie silnego umocnienia po obydwu stronach warstwy fazy międzymetalicznej. Zróżnicowanie pomiędzy łączonymi platerami, w najbardziej transparentny sposób ujawnia się poprzez zróżnicowaną grubość strefy pośredniej wypełnionej fazą międzymetaliczną. O ile w układzie Cu/Al występuje silna skłonność do jej pojawienia się dla bardzo szerokiego spektrum parametrów technologicznych procesu spajania, o tyle w przypadku układu Ti/Ni pojawia się ona raczej sporadycznie a uzyskane połączenie ma najczęściej charakter płaski. W tym ostatnim przypadku także i fluktuacje składu chemicznego w kierunku normalnym do powierzchni połączenia są znacznie mniejsze aniżeli dla układu Cu/Al.

5

Analiza zmian w warstwie połączenia płyt Al-Cu spajanych wybuchowo

Paul H., Miszczyk M., Prażmowski M., Szulc Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 5

1339-1346

PL

W pracy analizowano zmiany struktury i tekstury zgrzewanych wybuchowo płyt aluminiowych i miedzianych o czystości technicznej ze szczególnym uwzględnieniem zmian, jakie następują w warstwach położonych w pobliżu strefy połączenia. Przeprowadzono badania z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej, elektronowej mikroskopii skaningowej i analizatora GENESIS oraz systemu pomiaru orientacji lokalnych metodą dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych. Dla zastosowanych parametrów technologicznych procesu spajania obserwowano silne zmiany geometryczne na powierzchni łączonych blach. W najczęściej obserwowanych przypadkach uzyskane połączenie można sklasyfikować jako płaskie lub faliste z fazą pośrednią. W wyniku przetopienia w strefie połączenia obserwowano tworzenie się fazy międzymetalicznej typu CuAln, przy wartości n zawartej w zakresie 1÷2,7. Wskazuje to na zmieniającą się koncentrację Cu w Al w zależności od analizowanego obszaru. Inną charakterystyczną cechą procesu spajania było występowanie silnego rozdrobnienia struktury po obu stronach warstwy fazy międzymetalicznej. Pomimo że proces rozdrobnienia obserwowany jest zarówno w miedzi, jak i w aluminium, to efekt ten wyraźniej występuje w miedzi; w blasze tej wy- stępuje grubsza strefa o ultradrobnym ziarnie.

EN

The changes of microstructure and texture in explosively bonded aluminium and copper sheets of technical purity observed in layers located near the bonding area were analyzed in the study (Fig. 1). The bonding process was investigated with multiscale analyzes using light microscopy and scanning electron microscopy equipped with electron backscattered diffraction facility for the measurements of local orientations. For the applied technological parameters of the bonding process, strong changes in geometry of surfaces of bonded plates have been observed (Fig. 2 and 3). In most observed cases, the bonding may be classified as 'flat' or 'wavy' one with an intermediate phase. As a result of melting in the bonding area, the formation of intermetalic layer phase of CuAln-type, with n= 1÷2.7 was observed (Fig. 4). This indicates changes in Cu and Al concentrations depending on the location of analyzed area, which leads to changes in mechanical properties (Fig. 5 and 6). Other characteristic features of the bonding process were: the strong grain refinement at the both sides of intermetalic layer (more clearly observed in Cu) and strong textural changes along ND in both sheets (Fig. 7÷10).

6

Strefa przejściowa w technologiach wybuchowych i detonacyjnych

Babul W., Janecki J. T.

Tribologia

|

2001

|

nr 6

1127-1138

PL

Scharakteryzowano warstwy (strefy) pośrednie, powstające w procesie zderzenia metali, z dużymi prędkościami, jakie zachodzą przy wybuchowym łączeniu metali, także przy natryskiwaniu detonacyjnym. Warstwy takie charakteryzuje duże rozdrobnienie ziaren (niemal struktura "bezpostaciowa") i często odbiegający od materiałów wyjściowych skład chemiczny. Wywołanie ciśnienia o wartości krytycznej powoduje połączenie się obu metali niezależnie od prędkości przebiegu łączenia. Przy niższych ciśnieniach połączenie uzyskuje się jedynie wówczas, gdy prędkość przebiegu łączenia nie przekracza prędkości propagacji dyslokacji.

EN

The authors describe the substrate-surface layer interface produced due to impact of metals at very high speeds, typical of processes of the detonation bonding of metals or detonation spraying. Such and interface show a grain size reduction (almost amorphous-like structure) and different chemical composition form initial one. By reaching a critical value of the detonation pressure it is possible to bond metals irrespective of the bonding speed. At lower pressures a permanent bond is obtained only in case when the bonding speed does not exceed the rate of dislocation propagation.