Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zeolit jako dodatek do zapraw i betonów

Pietras Maria, Konkol Janusz

Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo

|

2020

|

Z. 26 (176)

149-155

PL

Zeolity są obecnie coraz częściej wykorzystywane w różnych dziedzinach przemysłu. Wnioski z licznych badań wskazują jednoznacznie na ich korzystne właściwości, które znajdują zastosowanie m.in. w budownictwie. Celem artykułu jest opisanie wpływu zeolitów na właściwości kompozytów cementowych oraz przedstawienie wyników badań własnych. Badanie przeprowadzono na zaprawie z dodatkiem zeolitu w ilości 10% masy cementu, określając wytrzymałość na zginanie i ściskanie po 3, 7 i 28 dniach dojrzewania. Przeprowadzono także badania fraktograficzne na uzyskanych w badaniu wytrzymałości na zginanie powierzchniach przełomów.

EN

Nowadays, zeolites are being used more and more in various fields of industry. Conclusions from numerous studies indicate their favourable properties for use in construction and architecture. The aim of the article is to provide a description of zeolites` influence on the properties of cement composites and to present the author’s own test results. The tests were conducted on mortar with the addition of zeolite in the amount of 10% cement weight, and determined the flexural and compressive strength, after 3,7 and 28 days of curing. Some fractographic research was also conducted on the obtained results from the flexural strength test, and surface breakthroughs.

2

Cauchy-based modelling in cementitious materials technology

Stroeven P., Słowik M.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 2

179--190

EN

Cauchy paved the way for constructing models in concrete technology, and elsewhere. He determined the (nonflat) surface area in 3D by measuring random total projections. Analogously, he determined the length of a curved line in 2D by way of measuring the total projections. The paper will present the mathematical expressions, because in many branches of concrete technology, modelling is found based on such Cauchy concepts. These branches – fractography in compression, tension or shear, fibre reinforcement and permeability estimation – will briefly be mentioned to demonstrate this. It has been found that, for the discussed fields of engineering relevance, major model parameters for cementitious materials are similar to those developed by Cauchy in the 19th century. In the paper some previous investigations concerning fractography, fibre reinforcement and fracture roughness will be summarized but basically a new development on porosimetry will be presented. Particularly a new achievement of successful implementation of the methodology (also based on Cauchy) for optimizing permeability estimation will be discussed.

3

Wpływ parametrów wytwarzania na własności mechaniczne i mikrostrukturę spiekanych stali Fe-Mn-C oraz Fe-Mn-Cu-C

Kulecki P., Lichańska E., Tenerowicz-Żaba M., Sułowski M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2018

|

Vol. 85, nr 4

121--124

PL

W artykule przedstawiono porównanie wyników badań własności mechanicznych oraz mikrostruktury spiekanych stali Fe-Mn-C oraz Fe-Mn-Cu-C, wytwarzanych w temperaturach 1120°C i 1250°C. Na podstawie otrzymanych rezultatów stwierdzono spadek własności plastycznych spiekanych stali zawierających Cu w stosunku do spiekanych stali Fe-Mn-C. Dodatek miedzi spowodował obniżenie wydłużenia stali wytworzonych zarówno w temperaturze 1120°C jak i dla stali wytworzonych w temperaturze 1250°C. Wyniki badań własności wytrzymałościowych badanych stali spiekanych były porównywalne. Po spiekaniu w temperaturze 1250°C, zaobserwowano wzrost gęstości oraz własności wytrzymałościowych w stosunku do stali wytworzonych w temperaturze 1120°C.

EN

The aim of the study was to evaluate the effect of processing parameters on the microstructure and mechanical properties of sintered Fe-Mn-C and Fe- Mn-Cu-C steels, processed at 1120°C and 1250°C. Measurements performed on sintered steels based on powder mixture containing copper revealed decrease in plasticity in comparison with Fe-Mn-C PM steels. Cooper addition resulted in decrease in elongation of processed PM steels. Tensile properties were comparable in all alloy variants. Increasing sintering temperature caused significant increase of tensile properties.

4

Effects of the Vacuum Moulding Process on the Mechanical Properties of Cotton/Epoxy Composite

Tafur C. L., Mora E. E., Baracaldo R. R.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2018

|

Vol. 26, no. 3 (129)

93--97

EN

A study on the effect of the vacuum assisted resin transfer moulding (VARTM) manufacturing process on the mechanical properties of cotton/epoxy composite is presented in this investigation. Woven cotton was used as reinforcing material embedded in epoxy resin. The woven cotton was treated with sodium hydroxide for one hour at concentrations of 0% to 20%. The tensile test showed that the untreated material had the highest ultimate strength and Young’s modulus. Observation of the fracture surface by scan electronic microscopy (SEM) was compared to the hand lay-up process as well as the results of the tensile test. The comparison showed that the VARTM process presents better mechanical properties than the hand lay-up process due to the reduction in discontinuities observed by means ofoptical microscopy.

PL

W pracy przedstawiono badanie wpływu procesu wytwarzania kompozytów metodą VARTM (vacuum assisted resin transfer moulding) na właściwości mechaniczne kompozytów bawełniano-epoksydowych. Jako materiał wzmacniający osadzony w żywicy epoksydowej zastosowano tkaninę bawełnianą. Tkaninę bawełnianą poddano obróbce wodorotlenkiem sodu przez godzinę w stężeniach od 0% do 20%. Próba rozciągania wykazała, że materiał nie poddany obróbce miał najwyższą wytrzymałość końcową i moduł Younga. Dokonano obserwacji powierzchni pęknięcia metodą mikroskopii skaningowej (SEM), a wyniki porównano z procesem ręcznego układania. Porównanie wykazało, że proces przy zastosowaniu procesu VARTM otrzymano lepsze właściwości mechaniczne kompozytów, niż przy uzyciu procesu ręcznego układania.

5

Fractography of interlaminar fracture of GF/epoxy laminates reinforced with fabrics

Czarnocki P.

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 3

156--161

EN

Fractographic examination of laminates reinforced with 2x2 twill fabric were carried out. Two reinforcement configurations relative to the global direction of delamination growth (GDDG) were considered: warp/weft tows parallel to the GDDG and warp and weft tows aligned at 45° with it. It was found that unlike for UD reinforcement, pure global Mode I and Mode II loadings resulted in local fractures typical for mixed mode I/II loading for both the global loading modes and reinforcement orientations. The possible reasons for such fractures were provided with the help of simplified qualitative stress analysis.

PL

Przedstawiono wyniki badań fraktograficznych pęknięć międzywarstwowych (delaminacji) laminatu szklano/epoksydowego, wzmocnionego tkaniną o splocie diagonalnym. Badane pęknięcia powstały w wyniku obciążania próbek belkowych w konfiguracji zdwojonej belki wysięgnikowej, powodującej I sposób pękania (ISP), oraz konfiguracji trzypunktowego zginania belki z rozdwojonym końcem, powodującej II sposób pękania (IISP). W celu jaśniejszego uzasadnienia interpretacji przedstawianych przełomów scharakteryzowano uprzednio przełomy laminatu zbrojonego jednokierunkowo, spowodowane wyłącznie I i II sposobem pękania. Istnieje szereg odnośnych publikacji i charakterystyczne cechy takich przełomów, pozwalające na pewną, jednoznaczną identyfikację sposobu pękania i związanego z nim mikromechanizmu, są dobrze udokumentowane. Wyniki badań pęknięć międzywarstwowych laminatów wzmocnionych tkaninami wykazały, że powierzchnia pęknięcia jest pofalowana, co jest wynikiem przeplotów wiązek włókien stanowiących watek i osnowę. Badania przeprowadzone za pomocą mikroskopu skaningowego wykazały, iż w przypadkach obu konfiguracji wzmocnienia i obu globalnych sposobów pękania, lokalnie, występowały przełomy, w których równolegle pojawiły się cechy charakterystyczne dla I i II sposobu pękania. Proporcje mikroprzełomów charakterystycznych dla obu sposobów pękania były różne dla różnych obszarów wiązek włókien i wiązało się to z różnicami w lokalnym ich nachyleniu w stosunku do środkowej płaszczyzny próbek, w otoczeniu której powinno istnieć jedynie naprężenie normalne lub styczne, zależnie od globalnego sposobu pękania. Na kilku przykładach zademonstrowano możliwości dedukcji lokalnego kierunku rozwoju peknięcia, wykorzystując charakterystyczne cechy pęknięć. Jakościowa analiza proporcji składowych tensora naprężenia, uwzględniająca lokalne, maksymalne zmiany nachylenia powierzchni pęknięcia, oszacowane na około 15º, dostarczyła przesłanek umożliwiających wyjaśnienie lokalnego, równoległego występowania cech I i II sposobu pękania. Stwierdzono, iż nawet niewielkie zmiany nachylenia powierzchni pęknięcia powodują pojawienie się znaczącej składowej normalnej i stycznej tensora naprężenia, co tłumaczy występowanie mieszanego sposobu pękania.

6

Badania mikrostrukturalne i fraktograficzne warstw napawanych na wykrojach matryc kuźniczych

Turek J., Pytel S., Okoński S.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 1

33--44

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań mikrostrukturalnych i fraktograficznych trzech rodzajów warstw napawanych drutami F-818, F-812 i UTOP38 na podłożu ze stali 42CrMo4 (40HM). Przedstawiono zdjęcia oraz charakterystyki mikrostruktur i przełomów. Badania mikrostrukturalne ujawniły zróżnicowany skład fazowy otrzymanych warstw. Warstwy napawane drutem UTOP38 miały strukturę dwufazową, składającą się z osnowy martenzytyczno-bainitycznej i wydzieleń ferrytu na granicy byłych ziarn austenitu, przy czym udział powierzchniowy ferrytu przy powierzchni wynosił ok. 5%, wzrastał do ok. 20% w połowie grubości warstwy i spadał do zera w pobliżu granicy warstwy z osnową. Warstwy F-812 również miały budowę martenzytyczno-bainityczną z wydzieleniami ferrytu. Tym razem maksymalny udział powierzchniowy ferrytu (ok. 12%) występował przy powierzchni i spadał do zera przy granicy warstwy z osnową. Warstwy F-818 miały jednorodną budowę martenzytyczną. Podczas badań faktograficznych prowadzonych w obrębie napoiny i materiału podłoża stwierdzono występowanie przełomów ciągliwych i quasi-łupliwych (warstwy UTOP38 i F-812) oraz transkrystalicznych (F818). We wszystkich przypadkach stwierdzono dobrą spójność materiału napoin i podłoża. Przeprowadzone badania mikrostrukturalne i fraktograficzne pozwoliły na sformułowanie wytycznych odnośnie do zastosowania drutów F-818, F-812 i UTOP38 do napawania wykrojów matryc kuźniczych lub ich fragmentów. Warstwy o wyższej plastyczności (UTOP38 i F812) są przydatne, jeżeli dominującym mechanizmem zużycia matryc jest zmęczenie cieplno-mechaniczne. Warstwy F-818 należy stosować, gdy powierzchnie wykrojów są narażone głównie na zużycie ścierne.

EN

The paper presents results of microstructural and fractographic research of three types of padded layers deposited by wires F-818, F-812 and UTOP38 on the base of steel 42CrMo4 (40HM). Microstructural studies revealed a varied phase composition of these layers. The layers done by wire UTOP38 characterized as two phase microstructure consisting of martensitic-bainitic ferrite and the precipitates at the boundaries of the prior austenite grains. The ferrite amount nearby the surface was approx. 5%, and increased to approx. 20% at mid-thickness layer, and fell to zero near the boundary of the steel base. Padded layers of F-812 had also martensitic-bainitic microstructure with ferrite precipitates. In this case the maximum amount of ferrite (approx. 12%) occurred at the surface and fell to zero at the boundary of steel base matrix. In padded layers of F-818 homogeneous martensitic microstructure was observed. During the fractographic study carried out within the padded layer and steel base of ductile and quasi-cleavage (UTOP38 layer and F-812) and intergranular (F818) were found. In all cases a good cohesion in the padded layer–steel base boundaries were recognized. The microstructural and fractographic studies allowed to formulate guidelines for the use of wires of F-818, F-812 and UTOP38 for padding the cavities of hot forging dies or their fragments. Padded layers of higher strength (wires of UTOP38 and F812) are useful if the dominant mechanism is the thermo-mechanical fatigue wear. The padded layer of F-818 should be used when the cavities of forging dies are primarily subject to wear.

7

Badania fraktograficzne zawiasu notebooka

Stasiak Z., Łukasik D., Szala M., Beer-Lech K.

Journal of Technology and Exploitation in Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. 1, nr 1-2

166--177

PL

W pracy podjęto problem identyfikacji przyczyny uszkodzenia zawiasu pokrywy matrycy laptopa. Biorąc pod uwagę mechaniczne i materiałowe przyczyny wystąpienia awarii podjęto badania mające na celu określenie czy do uszkodzenia doszło z przyczyn powstałych w procesie produkcji czy niewłaściwego użytkowania. Przeprowadzono badania fraktograficzne umożliwiają identyfikację mechanizmów utraty spójności materiału na podstawie charakterystycznych cech przełomu, które wiążą się z mechanizmem pękania, z torem pęknięcia i zachowaniem się materiału (odpowiedzią materiału) w procesie odkształcania i pękania. Ponadto wykorzystano spektralną analizę chemiczną służącą do jakościowej i ilościowej oceny składu chemicznego uszkodzonego elementu. Obserwacja przy użyciu mikroskopów stereoskopowego i elektronowego dały możliwość identyfikacji struktury materiału oraz bardzo dokładną ocenę występującej wady. Ustalono, że przedmiot został wykonany metodą odlewania stopów metali lekkich, w tym przypadku stopu cynku z aluminium, co potwierdzają dane producentów oraz analiza składu chemicznego uszkodzonego elementu. Przeprowadzone badania wykazały, iż przełom został zapoczątkowany obecnością karbu. Wada ta powstała na etapie wytwarzania elementu doprowadzając do trwałego uszkodzenia przedmiotu. Ponadto, podczas demontażu uszkodzonej części zaobserwowano duży luz w elemencie łączenia uszkodzonego elementu do pozostałych, tj. śruby. Mogło to prowadzić do przyspieszonego ujawnienia powstałej wady na skutek eksploatacji, niekoniecznie niewłaściwej. Sposób mocowania mógł też świadczyć o niewłaściwym montażu elementów.

EN

This paper discusses the problem of identifying the cause of damage to the laptop’s cover hinge. Considering defects of the material or mechanical background, a sequence of examinations was conducted to determine whether damage happened for reasons arising in the manufacturing process, the assembling process or the improper handling. Fractographic examinations enable the identification of mechanisms of the material cohesion losing based on characteristic features of the fracture which are connected with the mechanism of cracking, with the path of the crack and behaving of material (with reply of material) in the deforming and cracking process. Moreover a spectral chemical analysis, for a qualitative and quantitative evaluation of the chemical composition of the damaged element was used. Observation using stereoscopic microscopes and electron made it possible to identify the structure of the material and a very accurate assessment of defects occurring. It was established that the item was made by casting, and the fracture was initiated by the presence of the notch. This defect arose at the manufacturing process of the element which led to the permanent damage of the item. Moreover, during disassembly of the damaged part, large loose in the join of the damaged element to screws, was observed. This could lead for accelerated reveal of the defect, arising as a result of the usage, not necessarily wrong. The way of attachment could also suggest improper assembly of the elements.

8

Fractographic discoveries: investigation of bulk metallic glasses fracture surfaces after static compression test

Błyskun P., Cieślak G., Kowalczyk M., Latuch J., Kulik T.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 2

54--59

EN

The aim of these studies was to broaden the knowledge of bulk metallic glasses failure mechanisms. Two glass forming systems: Zr48Cu36Al16 – xAgx (x = 0, 6, 12, 16 at. %) and Cu48Zr36Ag16 – yTiy (y = 3, 5, 8 at. %) were selected for the studies. Rod shape samples with a diameter of 3 mm were produced from pure elements by the copper mould casting. X-ray diffraction allowed to determine the crystalline phase presence within the samples (Fig. 1). Both partially crystalline and fully amorphous samples were subjected to the static compression tests. The fractography of the resultant scraps was performed by the scanning electron microscopy. The studies reveal several new issues and confirm a few already known related to deformation and fracture mechanisms of metallic glasses. Authors carefully observed and insightfully discussed issues like: main fracture surface exclusiveness for vein-like patterns (Fig. 2), plastic strain implementation by the slip bands proliferation (Fig. 3), vein-like pattern development degree dependence on the fracture stress (Fig. 4), temperature rise relics presence on the main fracture surface (Fig. 5) or determining the origin of a crystalline phase just by the fracture surface observations (Fig. 6, 7). The results presented in this manuscript might be useful for future materials expertise that would potentially be done on metallic glass scraps from failed constructions.

PL

Celem pracy było poszerzenie wiedzy o mechanizmach zniszczenia masywnych szkieł metalicznych. Do badań wybrano dwa układy szkłotwórcze: Zr48Cu36Al16 – xAgx (x = 0, 6, 12, 16 at. %) i Cu48Zr36Ag16 – yTiy (y = 3, 5, 8 at. %). Z czystych pierwiastków wytworzono pręty o średnicy 3 mm metodą odlewania do formy miedzianej. Badania dyfrakcji promieni rentgenowskich pozwoliły ustalić obecność fazy krystalicznej w próbkach. Zarówno próbki częściowo krystaliczne, jak i w pełni amorficzne zostały poddane statycznej próbie ściskania w temperaturze pokojowej. Za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej przeprowadzono obserwacje fraktograficzne otrzymanych przełomów. Badania te umożliwiły potwierdzenie kilku znanych zagadnień oraz odkrycie nowych zjawisk związanych z odkształcaniem i pękaniem szkieł metalicznych. Autorzy dokonali obserwacji oraz omówienia takich kwestii, jak: wyłączność głównej powierzchni pęknięcia na obecność struktury żyłowej, realizowanie odkształcenia plastycznego przez mnożenie pasm poślizgu, zależność stopnia rozwinięcia struktury żyłowej od naprężenia pękania, obecność pozostałości po wzroście temperatury na głównej powierzchni pęknięcia czy określanie pochodzenia fazy krystalicznej na podstawie obserwacji powierzchni pęknięcia. Wyniki przedstawione w pracy mogą być przydatne w przypadku przyszłych ekspertyz materiałowych wykonywanych na złomach elementów konstrukcyjnych ze szkła metalicznego.

9

Comparative analysis of failure of Al/GFRP laminates after tensile strength test

Ostapiuk M., Surowska B.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 4

259--265

EN

Fibre-metal laminates are modern composite materials that are replacing certain metal elements in aircraft structures. Such hybrid materials have synergic properties determined by their component properties and configuration. This article presents studies of GLARE laminates consisting of aluminium and glass-epoxy composite sheets manufactured using the autoclave method. 2024T3 aluminium alloy sheets were subjected to chromic acid anodising (CAA) and sulphuric acid anodising (SAA). Three different lay-up configurations of the composite layers were used in the structure of 2/1 laminates: [0°], [0/90°] and [±45°]. Tensile strength studies were conducted using a strength testing machine (MTS 322) in accordance with the ASTM standard for composite materials. Microstructural and fractographic observations were conducted using an optical microscope and a scanning electron microscope (Zeiss Ultra Plus, NovaNanoSEM 450). The tensile strength test did not result in cracking of the metal plies; it was the composite that underwent degradation. After the test, the samples were found to have undergone deformation and delamination as a result of the tension; the laminates with an SAA layer were more greatly affected. The plastic range properties are determined by the fibre configuration. The metal/composite adhesion force was higher than the cohesive force in the composite for all the configurations. The degradation mechanism of the laminate structure during uniaxial tensile strength tests does not depend on the type of anodised layer. The configuration of the fibrous composite layers affects the propagation of cracks in the composite area. Transverse cracking of the fibres, cracking of the anodised layer and decohesion of the matrix with tearing-out of fibres were observed in all the cases. The surface morphology of the fracture caused by the decohesion of the composite in an FML is of the same nature as the fracture in the composite material.

PL

Laminaty metalowo-włókniste to współczesne materiały złożone zastępujące niektóre elementy metalowe w konstrukcjach lotniczych. Taki materiał hybrydowy posiada właściwości synergiczne, determinowane właściwościami komponentów i ich konfiguracją. W niniejszej pracy przedstawiono badania laminatów typu Glare, składających się z blach aluminium i kompozytu epoksydowo-szklanego, wytworzonych metodą autoklawową. Blachy ze stopu aluminium gat. 2024T3 anodowano w roztworze kwasu chromowego (CAA) oraz w roztworze kwasu siarkowego (SAA). W budowie laminatów 2/1 wykorzystane zostały trzy różne konfiguracje ułożenia warstw kompozytu: [0°], [0/90°] oraz [±45°]. Badania wytrzymałości na rozciąganie zostały przeprowadzone przy użyciu maszyny wytrzymałościowej (MTS 322) zgodnie z normą ASTM dla materiałów kompozytowych. Obserwacje mikrostrukturalne i fraktograficzne zostały przeprowadzone przy użyciu mikroskopu optycznego i skaningowej mikroskopii elektronowej (Zeiss Ultra Plus, NovaNanoSEM 450). W teście rozciągania nie nastąpiło pęknięcie warstw metalu, degradacji uległ kompozyt. Po zakończeniu testu wystąpiła deformacja próbek i ich rozwarstwienie na skutek naprężenia, silniejszy efekt zaobserwowano w laminatach z warstwą SAA. O właściwościach w zakresie plastycznym decyduje konfiguracja włókien. We wszystkich układach siła adhezji metal/kompozyt przewyższała siłę kohezji w kompozycie. Mechanizm degradacji struktury laminatów podczas jednoosiowego rozciągania nie zależy od typu warstwy anodowej. Konfiguracja warstw kompozytu włóknistego wpływa na propagację pęknięć w obszarze kompozytu. We wszystkich przypadkach nastąpiło pękanie poprzeczne włókien, pękanie warstwy anodowej oraz dekohezja osnowy z odrywaniem włókien. Morfologia powierzchni przełomu powstałego w wyniku dekohezji kompozytu w FML ma taki sam charakter jak przełom w materiale kompozytowym.

10

New Approach In The Properties Evaluation Of Ultrafine-Grained OFHC Copper

Kvačkaj T., Kováčová A., Bidulská J., Bidulský R., Kočičko R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

605--614

PL

W pracy zbadano szczegółowo statyczne, dynamiczne i tribologiczne właściwości ultra drobnoziarnistej (UFG) beztlenowej miedzi o wysokiej przewodności cieplnej (OFHC). W celu oceny właściwości mechanicznych przy różnych szybkościach odkształcenia, miedź OFHC badano za pomocą dwóch urządzeń w warunkach statycznych i dynamicznych. Ponadto miedź poddano dwóm różnym sposobom przetwarzania, co umożliwiło badanie wpływu struktury. Badanie szybkości odkształcenia i mikrostruktury koncentrowało się na zmianie właściwości mechanicznych po próbie rozciągania. Stwierdzono, że szybkość odkształcania jest ważnym parametrem wpływającym na właściwości mechaniczne miedzi. Wytrzymałość na rozciąganie wzrosła ze wzrostem szybkości odkształcenia i ten efekt był bardziej widoczny przy dużej szybkości odkształcania (ε~102s−1) . Jednak zmniejszenie obrazu przebiegało inaczej w zależności od cech mikrostruktury materiałów (struktura gruboziarnista a struktura ultra drobnoziarnista) i zadanych warunków szybkości odkształcenia podczas odkształcenia plastycznego (warunki statyczne a warunki dynamiczne). Zużycie miedzi badano za pomocą testów zarysowania. Badanie ścieżek zużycia wykazało, że delaminacja i umiarkowane utlenienie to główne mechanizmy zużycia.

11

Mechanical Properties of WE43 Magnesium Alloy Joint at Elevated Temperature

Turowska A., Adamiec J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2695--2702

EN

The WE43 cast magnesium alloy, containing yttrium and rare earth elements, remains stable at temperatures up to 300°C, according to the manufacturer, and therefore it is considered for a possible application in the aerospace and automotive. Usually, it is cast gravitationally into sand moulds and used for large-size castings that find application in the aerospace industry. After the casting process any possible defects that might appear in the casting are repaired with the application of welding techniques. These techniques also find application in renovation of the used cast elements and in the process of joining the cast parts into complex structures. An important factor determining the validity of the application of welding techniques for repairing or joining cast magnesium alloys is the structural stability and the stability of the properties of the joint in operating conditions. In the literature of the subject are information on the properties of the WE43 alloy or an impact of heat treatment on the structure and properties of the alloy, however, there is a lack of information concerning the welded joints produced from this alloy. This paper has been focused on the analysis the microstructure of the welded joints and their mechanical properties at elevated temperatures. To do this, tensile tests at temperatures ranging from 20°C to 300°C were performed. The tests showed, that up to the temperature of 150°C the crack occurred in the base material, whereas above this temperature level the rapture occurred within the weld. The loss of cohesion resulted from the nucleation of voids on grain boundaries and their formation into the main crack. The strength of the joints ranged from 150 MPa to 235 MPa, i.e. around 90 % of strength of the WE43 alloy after heat treatment (T6). Also performed a profilometric examination was to establish the shape of the fracture and to analyze how the temperature affected a contribution of phases in the process of cracking. It was found that the contribution of intermetallic phases in the process of cracking was three times lower for cracks located in the area of the weld.

PL

Odlewniczy stop magnezu z itrem oraz innymi pierwiastkami ziem rzadkich WE43 może pracować wg producenta do temperatury 300°C, co czyni go stopem o dużej perspektywie rozwoju w zastosowaniach w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym. Najczęściej odlewany jest grawitacyjnie do form piaskowych i przeznaczony jest na odlewy wielkogabarytowe dla lotnictwa. Po procesie odlewania w odlewach mogą pojawić się wady, które naprawia się z zastosowaniem technologii spawalniczych. Technologie spawalnicze stosuję się również do regeneracji zużytych odlewów oraz do łączenia odlewów w konstrukcje. Istotnym czynnikiem decydującym o zasadności stosowania technologii spawalniczych do naprawy lub łączenia odlewów ze stopów magnezu jest stabilność strukturalna i stabilność właściwości złącza w warunkach eksploatacji. W literaturze można znaleźć informacje na temat właściwości stopu WE43, wpływu obróbki cieplnej na strukturę i właściwości, brak jest natomiast tych danych dla złączy spawanych. W pracy zbadano mikrostrukturę złączy oraz ich właściwości mechaniczne w podwyższonych temperaturach. W tym celu wykonano statyczną próbę rozciągania w zakresie temperatur od 20°C do 300°C. Stwierdzono, że zniszczenie do temperatury 150° C następuje w materiale rodzimym, a powyżej tej temperatury w spoinie. Utrata spójności jest wynikiem powstawania pustek w miejscach styku kryształów i ich łączenia się w pęknięcie główne. Wytrzymałość złączy była na poziomie od 150 MPa do 235 MPa, tj. ok. 90 % wytrzymałości stopu WE43 po obróbce cieplnej (T6). Dodatkowo wykonano badania profilometryczne mające na celu ustalenie kształtu przełomu oraz zbadanie wpływu temperatury na udział faz w procesie pękania. Stwierdzono, że udział faz międzymetalicznych w procesie pękania jest trzykrotnie mniejszy dla pęknięć, które są w obszarze spoiny.

12

Fatigue testing structural steel as a factor of safety of technical facilities maintenance

Ulewicz R., Mazur M

Production Engineering Archives

|

2013

|

Vol. 1, No. 1

32--34

EN

Guarantee of quality and safety exploitation of machines and equipment is a significant factor in the design and manufacture of these components. This paper presents an analysis of fatigue test results of samples in the bending load on the rotation in the range from 104 to 107, the number of cycles of applied load, with a frequency of 40 Hz. Whöler curve shows the results of the fatigue properties of steel S355J2 which is used in the construction of vehicles. There was also carried out a fractographic analysis.

13

Właściwości mechaniczne złączy spawanych z odlewniczego stopu magnezu WE43 w podwyższonych temperaturach

Turowska A.

Spajanie Materiałów Konstrukcyjnych

|

2012

|

Nr 3 (17)

58--62

PL

Odlewniczy stop magnezu z itrem oraz innymi pierwiastkami ziem rzadkich WE43 może pracować wg producenta do temperatury 300°C, co czyni go stopem o dużej perspektywę rozwoju w zastosowaniach w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym. Najczęściej odlewany jest grawitacyjnie do form piaskowych i przeznaczony na odlewy wielkogabarytowe dla lotnictwa. Po procesie odlewania w odlewach mogą pojawić się wady, które naprawia się z zastosowaniem technologii spawalniczych. Technologie spawalnicze stosuje się również do regeneracji zużytych odlewów oraz do łączenia odlewów w konstrukcje. Istotnym czynnikiem decydującym o zasadności stosowania technologii spawalniczych do naprawy lub łączenia odlewów ze stopów magnezu jest stabilność strukturalna i stabilność właściwości złącza w warunkach eksploatacji. W pracy zbadano mikrostrukturę złączy oraz ich właściwości mechaniczne w podwyższonych temperaturach. W tym celu wykonano statyczną próbę rozciągania w zakresie temperatur od 20°C do 300°C. Stwierdzono, że zniszczenie do temperatury 150°C następuje w materiale rodzimym, a powyżej tej temperatury w spoinie. Utrata spójności jest wynikiem powstawania pustek w miejscach styku kryształów oraz na wydzieleniach faz i ich łączenia się w pęknięcie główne. Wytrzymałość złączy była na poziomie od 150 MPa do 235 MPa.

14

Effect of Dialkyl Peroxide Blending on Tensile Properties of PLA/PBAT Polymer Alloys

Nishida M., Ichihara H., Watanabe H., Fukuda N., Ito H.

Engineering Transactions

|

2012

|

Vol. 60, iss. 2

171-171

EN

Poly(lactic acid) (PLA) and poly(butylene adipate/terephthalate) (PBAT) were used for polymer alloys, and the e?ects of the mixing ratio of PLA and PBAT and the addition of dialkyl peroxide (compatibilizing agent) were examined. The stress-strain curves of PLA/PBAT and PLA/PBAT/dialkyl peroxide specimens were measured using a tensile split Hopkinson bar (Kolsky Bar) method and a universal testing machine. The mixing ratio of PLA and PBAT and the dialkyl peroxide addition a?ected the shape of the stress-strain curve behavior. Regardless of the strain rate, the yield stress decreased and the elongation at break and strain energy increased with increasing PBAT content when the dialkyl peroxide was used. At high strain rate, the dialkyl peroxide addition increased the elongation at break and the strain energy, and changed the fracture surface to a whitened form that was markedly uneven. This result could explain the improvement in the Izod impact strength.

15

Fractography and Damage Analysis of Carbon/Epoxy Composites Under Static and Dynamic Loading at Elevated Temperatures

Bieniaś J., Ostapiuk M., Surowska B.

Acta Mechanica et Automatica

|

2012

|

Vol. 6, no. 1

17-20

EN

This paper presents the microstructural and fractographic analysis of damage in carbon/epoxy composites after static and fatigue strength (shear) tests at elevated temperature. The microstructural tests and fractographic analysis confirmed the complexity of degradation process and degradation mechanisms in composite structure. Multiple cracks, delaminations and interface degradation between fibre and matrix have been observed. The fracture analysis indicate the occurrence of characteristic failure area: matrix river lines, matrix rollers, fractures and reinforcing fibres imprints. The interface, except of the type of components and their features, is the principal factor determining the properties of composite material. The quality of the bonding between the reinforcing phase and matrix, mechanism of composite cracking as a whole as well as cracks of individual components are directly affected by the interface.

16

Wpływ obciążeń stopniowanych na trwałość niskocyklową stosowanych w energetyce stali P91 i P92

Junak G., Cieśla M.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 5

862-867

PL

Praca dotyczy określenia charakterystyk trwałości niskocyklowej stali P91 i P92 stosowanych na najbardziej wytężone elementy bloku energetycznego. Określono trwałość stali dla stałych zakresów odkształcenia całkowitego z przedziału ??c = 0,6÷1,2% (rys. 3) oraz przy obciążeniach stopniowanych- -dwuetapowych (rys. 10 i 11). Badania zmęczenia niskocyklowego materiałów w stanie wyjściowym przeprowadzono w temperaturze pokojowej. Próby zmęczeniowe prowadzono na maszynie MTS-810 przy sterowaniu odkształceniem. Badania przy obciążeniach stopniowanych zrealizowano dla dwóch zakresów odkształcenia ??c = 0,6 i 1,2%, stosując cykle o przebiegu sinusoidalnym przy współczynniku R = -1. Na ich podstawie opracowano charakterystyki niskocyklowej trwałości uwzględniające wpływ sekwencji obciążania (rys. 10 i 11). Stwierdzono, że trwałość zmęczeniowa stali poddanych obciążeniom stopniowanym jest ściśle skorelowana z historią odkształcenia w próbie zmęczeniowej. Większą trwałością charakteryzowały się stale, w przypadku których w badaniach jako pierwszy zastosowano mniejszy zakres odkształcenia ??c = 0,6%. Przeprowadzone analizy fraktograficzne złomów zmęczeniowych na mikroskopie elektronowym skaningowym Hitachi S-4200 ujawniły charakterystyczne dla tego procesu pękania układy prążków zmęczeniowych, jak również liczne pęknięcia wtórne generowane na granicach ziaren byłego austenitu (rys. 12). Przedstawiono metodę analitycznego prognozowania niskocyklowej żywotności elementu na przykładzie stali P91 poddanej obciążeniom stopniowanym. W tym celu zastosowano energetyczne kryterium trwałości materiałów opracowane dla prób zrealizowanych w warunkach zmęczenia niskocyklowego.

EN

The aim of the study was to determine the low-cycle durability characteristics of P91 and P92 steels used in the power unit components that work under the highest effort. The life of the steels was determined for constant ranges of total deformation from the range of ??c = 0.6÷1.2% (Fig. 3) and with the application of graded two-stage loads (Fig. 10 i 11). Low-cycle fatigue tests of the materials in their initial state were performed at room temperature. The fatigue tests were conducted on an MTS-810 machine, while controlling the deformation. The tests with graded loads were performed for two deformation ranges: ??c = 0.6 and 1.2%. On these basis, the low-cycle durability characteristics taking into account the effect of loading sequence were developed (Fig. 10 i 11). It has been found that the fatigue life of steels exposed to graded loads is strictly correlated with the deformation history in the fatigue test. Higher fatigue life was a characteristic of steels in the case of which during the tests, a smaller deformation range, ??c = 0.6%, was applied. Fractographic analyses of fatigue fractures, conducted using the Hitachi S-4200 scanning electron microscope, revealed fatigue striation characteristic for such a cracking process as well as numerous secondary cracks generated on the boundaries of former austenite grain (Fig. 12). A method of analytical forecasting of the low-cycle life of a component is presented on the example of the P91 steel subject to graded loads. To this end, the energy-related criterion of the life of materials developed for the fatigue tests conducted in low-cycle fatigue conditions was applied.

17

Wykorzystanie metod inżynierii materiałowej w analizie ceramiki starożytnej - badania makro- i mikroskopowe

Konopka K., Biernacka A., Riegert D., Kobylińksa U.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 1

71-75

EN

The aim of this paper was to characterize the structure of fragments of ceramic vessels found in the Early Iron Age strongholds from 7th and 5th century B.C. at Starosiedle in Poland and at Biehla in Germany. This research was done in collaboration between material scientists from the Technical University of Warsaw and archaeologists from the Institute of Archaeology and Ethnology of the Polish Academy of Science (PAN). The main idea of our work is to adapt the methodology employed to characterize structure and properties commonly used in materials science and engineering to ancient pottery. In this paper preliminary results and examples of the application of fractography to the study of ancient pottery are presented. Selected ceramic fragments were examined by light and scanning electron microscopy. The fractographic examinations of vessel fractures permitted the identification of the shape, color, and admixture distribution in the sam- ples. It also enabled us to observe the structure of the ceramic matrix and in particular cracks and delaminations (Fig. 1÷3). Observations combined with the point analysis of the chemical composition performed with the help of a scanning electron microscope supplemented the examinations of the kind and structure of the admixtures (Fig. 4÷6). In conclusion, our investigations have demonstrated that the application of materials engineering techniques to the study of prehistoric pottery is beneficial for both archaeology and materials and engineering science as both sides can profit from the different point of view offered by the other. For the archaeologists, the results of materials science techniques for the examination of ancient pottery will permit establishing the relations between ceramic structure and the manufacturing techniques. On this basis, conclusions can be reached about the development of pottery technology in the context of the contemporary social and cultural background. For the materials and engineering scientists this collaboration allows them to study materials which have been affected by their deposition context for thousands of years, and thus offers them the chance to predict the effects of long-term storage in particular context for modern materials.

18

Rare earth metals influence on morphology of non-metallic inclusions and mechanism of GP240GH and G17CrMo5-5cast steel cracking

Gajewski M., Kasińska J.

Archives of Foundry Engineering

|

2009

|

Vol. 9, iss. 4

45-52

EN

This paper presents results of research carried out in order to specify the influence of the rare earth metals on the morphology of the occuring non-metallic inclusions as well as on the cracking mechanism of GP240GH cast carbon steel and G17CrMo5-5 (0.18%C, 1.2%Cr, 0.53%Mo) high temperature cast steel. The tests have been performed on successive industrial melts adding rare earth metals to the ladle during tapping of heat melt from the furnace. It was found that ball-shaped non-metalic inclusions occuring as a result of the rare earth metals influence are heterogenic and they significantly influence the cracking mechanism of Charpy specimens and the impact strength. The morphology of the specimens fracture surface has been substantially changed as a result of the rare earth metals modification. The impact strength of the tested cast carbon steel increased from 100 J/cm2 to ca 155 J/cm2, and the high-temperature cast steel from 30 J/cm2 to ca 100 J/cm2.

19

Effect of temperature on tensile fracture mechanisms of a Ni-base superalloy

Sajjadi S. A., Zebarjad S. M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2007

|

Vol. 28, nr 1

34-40

EN

Purpose: The Ni-base superalloy GTD-111 is used in manufacturing of the first stage blades of powerful gas turbines (over 125MW). The alloy posses appropriate microstructure and high temperature properties through precipitation hardening heat treatment. Among the properties, tensile properties of the alloy have strong influence on stability and life of the blades. Design/methodology/approach: Tensile tests over a wide range of temperatures from 25 to 950°C with a constant strain rate of 10 -4s -1 were performed to study the tensile fracture mechanisms of the cast and heat treated superalloy. Scanning electron microscopy was used to provide structural and fractography evidence of the superalloy GTD-111at different temperatures. Findings: The fractography results of the tensile tested specimens were in good agreement with the variation in alloy ductility. Many fractography features such as: transgranular and intergranular fracture with fine dimples, cleavage facets and a combination of them were observed in the specimens tested at different temperatures. Research limitations/implications: Because fatigue is an important fracture mechanism at the service condition of the alloy it is suggested for future research to work on the simultaneous effects of tension and fatigue on the fracture mechanisms although, tensile properties alone are important for the alloy. Originality/value: It was found that different fracture mechanisms operated in different temperature ranges for example, while transgranular dimple fracture was dominant at 650°C, the dominant fracture mechanism at room temperature was intergranular.

20

The effect of wood filler behaviour on structure and fracture of polyethylene

Dziadur W., Tabor A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 17, nr 1-2

53-56

EN

Purpose: The aim of this paper was to investigate the effect of wood filler additions on the microstructure, fractographic features and cracking mechanism of low density polyethylene (LPDE). Design/methodology/approach: For the tests, waste polyethylene from industrial and common films and Lignocel CB 120 wood fibers have been used. Three types of compositions (composites) with 10, 20 and 30% of wood flour have been prepared for the tests. To evaluate the role of used filler conducted it’s quantitative analysis by linear method. Parameters like volume fraction of the filler, the number particles of wood flour per surface area and mean wood fiber diameter, were determinated. Findings: The results of microscopic observations of the etched sections and fractures obtained at room temperature and at liquid nitrogen temperature indicate good matching between the filler particles and the structure of basic polymer, due mainly to bonding of the individual lamellae in spherulites. The reinforced polymer reveals a cracking micromechanism which is called crazing. Research limitations/implications: The further research are required to solve the problem of the filler contrast. Practical implications: From practical point of view, this research can be used to project composites (wood flour – polyethylene). Originality/value: Originality of this work is the fact that stereological measurements shown usefulness this method to estimate filler’s influence of forming microstructure and properties of the investigated composite.