Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Porous volumetric structures obtained by additive manufacturing technologies

Kaszyca Kamil, Danilczuk Wojciech, Zybała Rafał

Materiały Elektroniczne

|

2019

|

T. 47, nr 1-4

15--21

EN

The goal of our work was to develop bulk structures characterized by a variable, controlled porosity, using additive manufacturing techniques (3D printing). A technology for the fabrication of bulk materials with controllable porosity has been developed. For that purpose, the samples with constant porosity were designed and then prepared, which allowed us to learn the possible limit values. Thus, we were able to optimize the design process at the stage of the preparation of the gradient structures.

PL

Niniejsza praca przedstawia proces opracowanie struktur przestrzennych charakteryzujących się zmienną, sterowaną porowatością, z wykorzystaniem technik wytwarzania przyrostowego (druku 3D). W ramach pracy opracowana została technologia wytwarzania materiałów o sterowanej porowatości. W tym celu zaprojektowane i wykonane zostały próbki o stałej porowatości. Pozwoliło to na poznanie możliwych do uzyskania wartości granicznych, co w konsekwencji skutkowało możliwością optymalizacji procesu projektowania na etapie tworzenia struktur gradientowych.

2

Analiza możliwości dwustanowiskowego systemu LENS

Durejko T., Ziętala M., Łazińska M.

Mechanik

|

2014

|

R. 87, nr 12CD

28--33

PL

Laserowe techniki przyrostowe to obecnie dynamicznie rozwijające się innowacyjne metody kształtowania w pełni funkcjonalnych elementów. W celu stworzenia Laboratorium Projektowania Materiałów i Szybkiego Wytwarzania zespół KZMiT WAT zakupił dwustanowiskowy system LENS. W pracy zaprezentowano osiągnięcia zespołu KZMiT w zakresie wytwarzania modelowych elementów zróżnicowanych materiałowo (Fe3Al, Ti6Al4V, H13), strukturalnie (jednorodne objętościowo, gradientowe typu 316/Fe3Al) i geometrycznie (proste i złożone kształty) za pomocą techniki przyrostowej LENS.

EN

Laser assisted additive manufacturing methods are now dynamically developed innovative fabrication methods of fully functional components. In order to create Laboratory of Materials Design and Rapid Manufacturing (LAPROMAW), a scientific team of Department of Advanced Materials and Technologies (KZMiT WAT) bought a two stand Laser Engineering Net Shaping (LENS) system. In this work, our recent achievements in the field of production of model components made of different materials, have been shown. The LENS manufactured components are characterized by a various structural and geometric (simple or complex shapes) features.

3

Numeryczne aspekty analizy stateczności statycznej i dynamicznej płyt gradientowych

Kołakowski Z., Kowal-Michalska K., Mania R. J.

Modelowanie Inżynierskie

|

2012

|

T. 13, nr 44

139-144

PL

W pracy przedstawiono analizę statyczną i dynamiczną wyboczenia płyt z materiałów gradientowych poddanych jednokierunkowemu ściskaniu. Udział objętościowy ceramiki i metalu zmienia się według funkcji wykładniczej po grubości płyty. Rozważane są płyty prostokątne przegubowo podparte na wszystkich brzegach. Analizowane są stany krytyczne i zakrytyczne dla obciążeń statycznych oraz zachowanie płyty pod wpływem obciążeń impulsowych o skończonym czasie trwania. Rozwiązanie uzyskano metodą elementów skończonych. Gradacja właściwości płyty nasuwa problemy z realizacją warunków brzegowych (przegubowe podparcie, obciążenie przemieszczeniem) przyjętych w modelu obliczeniowym, prowadzące do różnic w otrzymanych wynikach.

EN

The paper presents an analysis of static and dynamic buckling of FGM plates subjected to axial compression. The volume fraction of ceramic and metal varies through the thickness of the plate according to the simple power law. Rectangular plates considered are simply supported along all edges. The static buckling and nonlinear postbuckling states are analyzed as well as the dynamic behaviour under pulse load of finite duration. The solution was obtained with FEM application for pulse loads. The gradation of constituents properties through the plate thickness raises problems with the implementation of boundary conditions ( force control versus displacement control), adopted in the applied numerical model , leading to differences in obtained results.

4

Carbon effect in the sintered high-speed steels matrix composites - HSSMC

Matula G.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2012

|

Vol. 55, nr 1

90--107

EN

Goal: The goal of this monograph is development of the tool materials being the outcome of the concept of merging the surface engineering as the domain of knowledge with technology which is the powder metallurgy. The result are the fabricated materials with the gradient, high-speed steels matrix composites (HSSMC) surface layers on steel substrate, combining the mutually exclusive mechanical properties like the high surface hardness and ductility of a tool. Project/methodology/approach: Modern powder forming technologies were used for fabrication of the developed tool materials, e.g., powder injection moulding, pressureless forming, and classic compacting. Sintering was carried out in the vacuum or protective atmosphere conditions, which makes direct material hardening possible from the sintering temperature. Testing of mechanical properties encompassed hardness testing, bending strength testing, and determining the abrasion wear resistance. Detailed structural examinations were carried out to determine the effect of temperature and atmosphere during sintering on type and size of the carbide- and carbonitride precipitations. Moreover, retained austenite portion was determined after hardening and tempering. Achievements: The original achievement is development of the method of the polymer-powder slurry moulding for fabrication of coatings which, because of the binding agent degradation and sintering, form the homogeneous or gradient HSSMC surface layers on the steel substrate - completed or fabricated in the same technological process. Tool materials fabricated with this method are characteristic of high ductility of the steel core and high hardness of the surface layer. Limitations of research/applications: The assumption of the powder injection moulding technique is forming of the small elements with complex shapes and, therefore, this technology is not designed for fabrication of tools with the big overall dimensions. In case of the pressureless forming of the surface layers from HSSMC on the steel core or in case of regeneration of the tool worn out, the limitations come only from the heating device chamber size and the necessity to heat up the entire treated element. Practical applications: It is anticipated that the worked out and fabricated tool materials of the new generation will fill a gap in respect of the mechanical properties between the relatively ductile high-speed steels and the brittle sintered carbides. The newly developed method may be used in the mass- or piece production conditions making, e.g., regeneration possible of the costly tools’ surfaces. Originality/value: Employment of the modern powders forming techniques, and especially of the pressureless forming and sintering in the flowing nitrogen-hydrogen mixture atmosphere, makes it possible to fabricate tool materials with the layered or gradient structure with the multidirectional growing portion of the hard carbide- or carbonitride phases.

5

Processing of PM aluminium alloy based gradient materials

Szczepanik S.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2012

|

Vol. 12, no. 4

413--417

EN

Gradient materials were manufactured from powder mixes of aluminium RAl-1 and aluminium alloy Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr. The preforms were cold pressed with alloy concentrations ranging from 0% to 100%, at 20% intervals, and then closed-die hot forged at 490 °C. From these materials preforms, with a continuous gradient of chemical composition, were produced. The effects of chemical composition gradient on flow of the material and on mechanical properties in compression were examined. Compression strengths ranged from 470 to 800 MPa. Closed-die plastic working and extrusion of two-layer specimens Al–Al alloy were investigated. Specimens were prepared as two – parallel layer and coat – core type. The LARSTRAN/Shape program was used to model the flow of multi-layer materials during forming. The correlation with experimental data demonstrates the usefulness of the modified program for the analysis of the flow of materials type coat – core.

6

Influence of casting velocity on surface resistivity of epoxy-hard coal graded composites

Stabik J., Chomiak. M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2011

|

Vol. 47, nr 1

48-56

EN

Purpose: of this paper was to describe electrical properties of epoxy-hard coal functionally gradient polymeric materials. The experimental part describes preparation of the cylindrical samples of the polymeric gradient material by centrifugal casting method. Influence of casting velocity on electrical surface resistance and surface resistivity was measured and analysed. Design/methodology/approach: The specimens were prepared using centrifugal casting method. Composites with epoxy resin as a matrix and with respectively 3; 4.32; 7.5; 10.68 and 12%vol of two hard coal types as a filler were cast. Surface resistivity was applied as a measure of electrical properties. The idea of the test was to define electrical resistivity in radial direction with different content and type of conductive component (hard coal). First, specimen’s diameter was measured and electrical resistivity was tested. Next, outer layer with thickness about 0,1 mm was removed by turning and electrical measurements performed. The procedure was repeated for all subsequent layers. Findings: The experimental results demonstrated that casting velocity have pronounced influence on surface resistivity of these materials. Hard coal together with epoxy resin formed gradient composite material with different filler content in subsequent layers. Research limitations/implications: The generated graded structure could be controlled only in limited extend by varying rotation speed and material characteristics of components, such as hard coal content and particles size and shape. Originality/value: Hard coal particles were distributed in epoxy resin by centrifugal casting method in order to create functionally graded materials (FGMs). At present, no information is available on the influence of the casting velocity on the electrical properties of these composites. This paper is original also because in the research programme electrical properties of new type of polymeric gradient composites were tested and presented.

7

A new industrial-scale method of the manufacturing of the gradient structure materials and its application

Uliasz P., Knych T., Mamala A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 3

711-721

EN

The article describes a novel manufacturing method of materials which exhibit variation in microstructure and thus functional properties along the direction perpendicular to the surface of material. The practical realization of the technological process is based on the combination of surface burnishing with friction heating resulted from the interaction of the tool tip with the material surface. This combination, by creation of specific conditions for plastic deformation, results in the formation of a material with the gradient microstructure which, in turn, contributes to the superior surface layer quality. The obtained results showed that the application of this method, in industrial practice, to porous materials may lead to the formation of the compact, void-free layers with the variable thickness on material surfaces and simultaneously keep geometrical dimensions of the final product with a required accuracy. The presented research pertains to the application of this method to the cast aluminum alloys used for casings of high-voltage switchgear and control gear which are filled with electroinsulating SF6 gas. The commonly used alloy for this purpose is an aluminum alloy in EN AC-42100 temper (Si 6.5 - 7.5 wt%, Mg 0.25 - 0.45 wt%). The alloy is characterized by good casting and mechanical properties as well as heat treatment ability. However, the products obtained in the casting technology may contain structural discontinuities (porosity, shrinkage porosity). During machining operations, the presence of porosity in a material may be a cause of defectiveness due to high requirements imposed by the leak tightness of flange joints.

PL

Praca dotyczy badań nad nową technologią uzyskiwania wyrobów o zmiennej strukturze i własnościach użytkowych na kierunku prostopadłym do powierzchni materiału. Praktyczna realizacja procesu technologicznego polega na połączeniu nagniatania powierzchniowego z nagrzewaniem tarciowym w celu wytworzenia warunków niezbędnych do odkształcenia plastycznego materiału. Zastosowane rozwiązanie umożliwia uzyskiwanie materiału o strukturze gradientowej. Zaprezentowana metoda ingerencji w materiał pozwala m.in. na otrzymanie wyrobów o podwyższonej jakości warstwy przypowierzchniowej. Uzyskane wyniki badan własności użytkowych wyrobów, cechujących się struktura porowata, wskazują na mozliwość wytwarzania litych, pozbawionych nieciągłości warstw powierzchniowych o zmiennej grubości w warunkach przemysłowych, przy jednoczesnym zagwarantowaniu wymiarów geometrycznych wyrobu. Aplikacyjny charakter pracy dotyczy przemysłowej technologii uszczelniania powierzchni odlewów przeznaczonych na osłony wysokonapięciowych rozdzielnic napełnianych elektroizolacyjnym gazem SF6. Materiałem konstrukcyjnym stosowanym do produkcji tego typu wyrobów jest stop aluminium w gatunku EN AC-42100 (Si 6,5 - 7,5 % mas., Mg 0,25 - 0,45 % mas.). Stopy te cechują się dobrymi własnościami odlewniczymi i mechanicznymi oraz zdolnością do obróbki cieplnej. Elementy uzyskiwane w technologii odlewania narażone są na niebezpieczenstwo występowania nieciągłości strukturalnych (porowatości, rzadzizny). Występujące w materiale porowatości mogą być powodem wybraków ze względu na wysokie wymagania dotyczące szczelności połączeń kołnierzowych.

8

Wpływ zagęszczania na gorąco wyprasek z mieszanek proszków aluminium i stopu Al17Si3,3Cu1,4Mg0,6Zr na własności otrzymanych materiałów

Szczepanik S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 11

707-711

PL

Materiały z ukierunkowanymi własnościami należą do nowej generacji tworzyw konstrukcyjnych. Idea takich tworzyw jest znana i od dawna stosowana, np. w obróbce cieplnochemicznej. Otrzymywanie materiałów z gradientem własności metodą metalurgii proszków w połączeniu z przeróbką plastyczną daje możliwości wytwarzania wyrobów o dużej gęstości oraz o odpowiednich kształtach. W niniejszym artykule badano własności lekkich tworzyw przeznaczonych na składniki wyrobów z gradientem własności. Materiały otrzymano w procesie prasowania na zimno i zagęszczania na gorąco proszków aluminium RAl-1 i stopu Al17Si5Fe3Cu1,1Mg0,6Zr oraz mieszanek tych proszków zawierających od 20 do 80 % mas. proszku stopowego. Określono gęstość, twardość, wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie oraz analizowano przełomy wytworzonych materiałów.

EN

Materials with gradient properties are a new generation of constructive products. The idea of such materials has been long known, and they are used in chemical and heat treatment. The manufacturing of materials with gradient properties using the PM route and forming processes makes it possible to obtain materials with high density and the required shape. The topic of this paper is the elaboration of the properties of lightweight materials for the components of products with gradient properties. The materials were obtained using cold pressing and hot consolidation of mixture of aluminium RAl-1 and Al17Si5Fe3Cu1,1Mg0,6Zr alloy powder in interval 20 to 80 % wt. The density, hardness, tensile strength and compression strength of the component materials and gradient materials were determined.

9

Cermetalowe materiały gradientowe

Rozmus M.

Materiały Ceramiczne

|

2006

|

R. 58, nr 4

142-147

PL

Bardzo często w przypadku bezpośredniego połączenia dwóch warstw różnych materiałów mamy do czynienia z niekorzystnym zjawiskiem, jakim jest powstawanie naprężeń na granicy faz tych materiałów. Zastosowanie ciągłego przejścia jednej fazy w drugą pozwala ograniczyć skutki występowania naprężeń. W tym przypadku otrzymujemy funkcjonalny materiał gradientowy, ang. Functionally Gradient Materials - FGM. Przedstawiono historię wytwarzania materiałów gradientowych oraz przegląd metod ich otrzymywania. W części doświadczalnej przedstawiono wyniki badań wytwarzania cermetalu gradientowego (TiC)(Ni-Mo). Próbki zagęszczano metodą sedymentacji w ultrawirówce. Właściwości otrzymanego cermetalu wskazują na możliwość zastosowania tego materiału jako ostrza w narzędziach skrawających. Ceramiczna warstwa wierzchnia zapewnia wysoką odporność na zużycie ścierne, a ciągliwy rdzeń metaliczny - podwyższoną wytrzymałość na zginanie.

EN

Very often, a result of direct connection of different material layers are mechanical stresses on the phases boundary. Continuous transition of the one phase in the second allows to limited stresses. This kind of material is named Functionally Gradient Material - FGM. A gradient is realized through change of characteristics such as: chemical composition, density, grain size, microstructure or atomic order in function of position. In this paper the historical outline of gradient materials was presented and methods of FGM fabrication. In the experimental part, the gradient cermet in the system (TiC)(Ni-Mo) was presented. Samples were received using the method of the centrifugal deposition in ultracentrifuge. Properties of received cermets were indicated for possibility of using this material as of cutting edge for cutting tools application. Ceramic superficial layer in these FGM cermets guarantees high resistance for abrasive wear, ductile core - resistance for bending stresses.

10

Laser Technology in Generating Microstructure of Functionally Gradient Materials

Major B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 1

35-46

EN

Laser application in technology is growing exponentially. In modern materials engineering, lasers are used for surface remelting and alloying as well as for explosive ablation of target materials and fabrication of thin mono- or multilayers. The origin of microstructure modification by laser remelting or laser alloying is attributed to specific solidification fine structure comprising often high concentration of alloying elements. Application of laser to produce thin films is very ophisticated. The method based on laser ablation of material and plume transfer to substrate seems to be very promising. Any materials from pure elements to multicomponent compounds can be deposited using this method. The basis for laser surface modification as well as for pulsed laser deposition are given in this work basing on the own research work performed in this field. A wide spectrum of possible applications of laser technology in materials engineering is also presented.

PL

W ostatnich latach obserwuje się intensywny wzrost wykorzystania laserów w technologii. W nowoczesnej inżynierii materiałowej, lasery wykorzystywane są do nadtapiania i stopowania powierzchni, a także do odparowywanej tarczy różnych materiałów na drodze eksplozyjnej ablacji i wytwarzania mono- lub wielowarstw. Podstawę modyfikacji mikrostruktury na drodze laserowego przetapiania lub laserowego stopowania stanowi drobnokrystaliczna struktura często zawierajaca duze stężenie dodatków stopowych. Metoda bazująca na laserowej ablacji materiału i transporcie strugi na podłoże postrzegana jest jako perspektywiczna. Uzyskiwać z jej wykorzystaniem można prawie nieograniczone spektrum materiałów; od czystych pierwiastków do wieloskładnikowych zwiazków. Podstawy laserowej modyfikacji powierzchni oraz osadzania laserem impulsowym przedstawione zostały w pracy i zilustrowane wynikami badań własnych w tym zakresie. Podano szerokie spektrum możliwosci wykorzystania technologii laserowych w inżynierii materiałowej.

11

Quantitative metallography of Armco-iron with microstructure gradient.

Bucki J.J., Wejrzanowski T.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 4

237-240

EN

An approach has been made to provide quantitative description of three types of gradient materials produced on a base of Armco iron. Three different technologies have been used to obtain microstructure gradient: surface engineering, cold drawing and annealing and powder metallurgy. Each of studied materials has different type of gradient forming element of structure - starting from gradient of needles length in case of material after surface treatment by gradient of grain size in cold drawn and annealed one, to gradient of porosity in the sintered material. This calls for different approach to description of the gradient. In all cases studied traditional approach of computing only global parameters of microstructure leads to, at best, incomplete description.

PL

Przedstawiono ilościowy opis trzech typów materiałów gradientowych na bazie żelaza Armco otrzymanych poprzez zastosowanie różnych technologii. Pierwszy z materiałów uzyskano metodami inżynierii powierzchni, drugi poprzez zgniot na zimno i wyżarzanie, a ostatni technikami metalurgii proszków. Każdy z badanych materiałów posiadał inny typ gradientu - zaczynając od gradientu długości igieł, poprzez gradient wielkości ziarna, a skończywszy na gradiencie porowatości. Tradycyjne metody opisu pozwalają jedynie na uzyskanie globalnych parametrów, co nie daje pełnej charakterystyki zmian struktury w tego typu materiałach.