Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of sintering temperature and isostatic pressure on selected properties of selected electrical contact materials manufactured by hot isostatic pressing

Kołacz Dariusz, Kulasa Joanna, Krukowski Karol, Hury Anna, Muzia Grzegorz, Osadnik Małgorzata, Kalabis Jarosław

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 2

67--75

EN

This paper presents the results of studies on the consolidation of metallic and composite powders by the hot isostaticpressing (HIP) process intended for electrical contact materials. Ag, Cu metallic powders, as well as AgW48Re2, AgRe1 and CuW47Re3 composite powders were used in the investigations. Green compacts for consolidation and hot sintering under pressure were prepared by double-sided axial pressing in steel dies. The density, electrical conductivity, and hardness were measured on the obtained sinters after the HIP process, and the microstructure was examined on selected ones. The research indicates that applying this technology allows good quality electrical material to be obtained, intended for electrical contact material.

2

Hot isostatic pressing influence on the mechanical properties of selectively laser-melted 316L steel

Kluczyński J., Śnieżek L., Grzelak K., Oziębło A., Perkowski K., Torzewski J., Szachogłuchowicz I., Gocman K., Wachowski M., Kania B.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2020

|

Vol. 68, nr 6

1413--1424

EN

Industries that rely on additive manufacturing of metallic parts, especially biomedical companies, require material science-based knowledge of how process parameters and methods affect the properties of manufactured elements, but such phenomena are incompletely understood. In this study, we investigated the influence of selective laser melting (SLM) process parameters and additional heat treatment on mechanical properties. The research included structural analysis of residual stress, microstructure, and scleronomic hardness in low-depth measurements. Tensile tests with specimen deformation analysis using digital image correlation (DIC) were performed as well. Experiment results showed it was possible to observe the porosity growth mechanism and its influence on the material strength. Specimens manufactured with 20% lower energy density had almost half the elongation, which was directly connected with the porosity growth during energy density reduction. Hot isostatic pressing (HIP) treatment allowed for a significant reduction of porosity and helped achieve properties similar to specimens manufactured using different levels of energy density.

3

Microstructure and Electrochemical Behaviors of Equiatomic TiMoVCrZr and Ti-rich TiMoVCrZr High-Entropy Alloys for Metallic Biomaterials

Song Hocheol, Lee Seongi, Lee Kwangmin

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 4

1317--1322

EN

The present study investigated various thermodynamic parameters, microstructures and electrochemical behaviors of TiMoVCrZr and Ti-rich TiMoVCrZr high-entropy alloys (HEAs) prepared by vacuum arc remelting. The microstructures of the alloys were analyzed using X-ray diffraction (XRD) analysis, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), and potentiodynamic polarization tests. The determined thermodynamic values of the Ω-parameter and the atomic size difference (δ) for the HEAs were determined to be in the range of Ω ≥ 1.1, and δ ≤ 6.6% with valance electron configuration (VEC) ≤ 5.0, suggesting the HEAs were effective at forming solid solutions. XRD patterns of the equiatomic Ti20 Mo20 V20 Cr20 Zr20 HEA revealed four phases consisting of the body centered cubic1 (BCC1 ), BCC2 , hexagonal close-packed (HCP), and intermetallic compound Cr2 Zr phases. Three phases were observed in the XRD patterns of Ti-rich Ti40 Mo15 V15 Cr15 Zr15 (BCC, HCP, and Cr2 Zr) and a single BCC phase was observed in Ti-rich Ti60 Mo10 V10 Cr10 Zr10 HEAs. The backscattered-electron (BSE) images on the equiatomic Ti20 Mo20 V20 Cr20 Zr20 HEA revealed BCC and HCP phases with Cr2 Zr precipitates, suggesting precipitation from the HCP solid solution during the cooling. The micro-segregation of Ti-rich Ti60 Mo10 V10 Cr10 Zr10 HEAs appeared to decrease remarkably. The alloying elements in the HEAs were locally present and no phase changes occurred even after additional HIP treatment. The lowest current density obtained in the polarization potential test of Ti-rich Ti40 Mo15 V15 Cr15 Zr15 HEA was 7.12×10-4 mA/cm2 was obtained. The studied TiMoVCrZr HEAs showed improved corrosion characteristics as compared to currently available joint replacement material such as ASTM F75 alloy.

4

Metoda topienia i odlewania stopu cyrkonu 702

Leśniewski Wojciech, Wieliczko Piotr, Wawrylak Marek

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2019

|

Vol. 59, no. 1

15--20

PL

W artykule przedstawiono metodę topienia stopu cyrkonu w indukcyjnym piecu próżniowym z wykorzystaniem izolowanego cieplnie tygla grafitowego. Konstrukcja próżniowego indukcyjnego pieca odśrodkowego Supercast Titan umożliwia szybkie topienie stopów metali w tyglach ceramicznych. Roboczy tygiel ceramiczny oddziela od cewki indukcyjnej tygiel ze szkła kwarcowego. Temperatura nagrzewania stopu w roboczym tyglu ceramicznym jest ograniczona dopuszczalną temperaturą pracy uszczelnień tygla kwarcowego i komory pieca. Konstrukcja pieca umożliwia również topienie tytanu w jednorazowych alundowych tyglach. Temperatura topienia cyrkonu, wynosząca 1859°C, nie pozwala na jego przetapianie w tyglu alundowym. Problem rozwiązano dzięki zastosowaniu tygla grafitowego izolowanego termicznie od tygla ceramicznego. Wsad stopu cyrkonu 702 po stopieniu w tyglu grafitowym przelano do wirującej poziomej formy grafitowej, wykorzystując siłę odśrodkową. Określono strukturę metalograficzną zarówno dla materiału wsadowego, jak i odlewu. Materiał odlewu poddano procesowi wysokotemperaturowego doprasowania izostatycznego (HIP). Określono gęstość materiału wsadowego, odlewu oraz materiału odlewu poddanego procesowi HIP. Porównano twardość odlanego materiału z twardością materiału wsadowego.

EN

This article presents a method of melting zirconium alloy in an induction vacuum furnace using a thermally insulated graphite crucible. The design of the Supercast Titan induction centrifugal furnace allows for the quick melting of metal alloys in ceramic crucibles. The ceramic crucible used for melting is separated from the induction coil by a quartz glass casing. The maximal temperature of heating the alloy in the melting ceramic crucible is limited by the permissible operating temperature of quartz casing seals and the furnace chamber. The design of the furnace also allows for melting of titanium in disposable alumina-based crucibles. The melting point of the zirconium, 1859°C, which does not allow for melting in the alumina-based crucible. The problem was solved by using a graphite crucible thermally insulated from a ceramic crucible. The batch of the zirconium alloy 702 after melting in the graphite crucible was poured, using centrifugal force into a rotating horizontal graphite mold. The metallographic structures were determined for both the batch material and the casting. The cast material was subjected to hot isostatic pressing (HIP). The densities of the batch material, casting and cast material subjected to the HIP process were determined. The hardness of the cast material was compared to the hardness of the batch material.

5

Influence of the Process Parameters on the Microstructure of a Hardfacing Coating Elaborated by Hot Isostatic Pressing

Tellier A., Ardigo-Besnard M. R., Chateau-Cornu J.-P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 1

33--38

EN

Hot Isostatic Pressing elaboration of Norem02, an austenitic-ferritic hypereutectoid stainless steel, leads to the formation of an austenitic matrix with a mixture of acicular M7 C3 and globular M23 C6 carbides. The sintering tests, carried out by using an AISI 304L container, showed that the final microstructure and the carbides’ distribution of the HIPed Norem02 are strongly influenced by the process parameters (heating and cooling rate, sintering time, holding temperature and pressure) and by the particles’ size, microstructure and phase distribution of the initial powder. The morphological, crystallographic and chemical analysis of the sintered samples were completed by comprehension of the diffusion phenomena at the Norem02/304L interface, enabling the establishment of a correlation between elaboration process and final microstructure.

6

Quantitative Evaluation of Porosity in Turbine Blades Made of IN713C Superalloy After Hot Isostatic Pressing

Roskosz S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 1

253--258

EN

The aim of this paper is an assessment of the influence of hot isostatic pressing treatment on porosity of cast samples - turbine blades and vane clusters made of the IN713C superalloy. Two variants of HIP treatments, differing in pressure from each other, have been used. The quantitative evaluation of the porosity was performed using light microscopy and quantitative metallography methods. The use of the hot isostatic pressing significantly decreased the volume fraction and size of pores in the test blades, the remaining pores after the HIP process being characterized by a round shape. The increased pressure has caused significant reductions in the area fraction and size of the pores.

7

Evaluation of Carbides in Turbine Blade Made of IN713C Superalloy After Hot Isostatic Pressing

Kościelniak B., Roskosz S., Cwajna J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 1

247--252

EN

The IN713C is nickel-based superalloy, used to produce low pressure turbine blades in a process of investment casting. However, porosity which is formed during the casting, decreases mechanical properties of IN713C. Therefore, to eliminate porosity, a process of hot isostatic pressing was applied. Nonetheless, HIP also least to some changes in the microstructure of tested material. The main aim of this paper is to characterize the morphology of carbides before and after hot isostatic pressing. Microstructural characterization was carried out with the use of a scanning electron microscope equipped with an energy dispersive X-ray spectrometer and an electron backscatter diffraction detector. The size and shape of carbides were evaluated by quantitative metallography methods methods. The results show that the amount, size and heterogeneity of arrangement of the carbides increased after application of HIP treatment.

8

Challenges of Using Elemental Nickel and Titanium Powders for the Fabrication of Monolithic NiTi Parts

Farvizi M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2B

1075--1079

EN

Due to its interesting properties and wide applications in different industries, fabrication of monolithic NiTi with cost-effective methods is an important and attractive issue. One of the economic ways to fabricate NiTi is employing elemental nickel and titanium powders. In this study, effects of using elemental powders as a precursor on the microstructure and mechanical properties of HIP-consolidated NiTi samples will be explored. The result of XRD analysis showed that after HIP process an interwoven structure which consists of NiTi2, Ni3Ti and B2-B19′ NiTi evolves. The formation of NiTi2/Ni3Ti intermetallics is thermodynamically favored which affects different aspects of this alloy: (i) it alters martensitic transformation temperatures; (ii) restricts essential properties of this alloy such as PE and SME, (iii) increases hardness, and (iv) yields to premature fracture at small strains during tensile tests.

9

The effect of porosity on thermal properties of TiB2-based Cu cermets obtained by ball milling and containerless HIP

Litwa P., Perkowski K., Kobus I., Ziemnicka-Sylwester M., Czujko T., Varin R. A.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 3

109--114

EN

The effect of porosity on microstructure and thermal properties of titanium diboride (TiB2) based cermets with Cu binder was investigated. It has been demonstrated a good wettability of the TiB2–Cu interfaces which allows for heat flow through it easily but formed microporosity (25÷32 %) and related structural defects in the sintered cermets affects the thermal conductivity. The specific heat changes exponentially with temperature and amounts to 0.37 J∙g–1K–1 at 298 K for the TiB2–Cu (20 vol. %) cermet with the lowest porosity. The X-ray diffraction (XRD) analysis confirmed that TiB2–Cu is the stable system and there was no reaction between TiB2 and Cu. The dependence of microstructure and composition on thermal properties of sintered the TiB2–Cu cermet alloys was discussed.

PL

Porowatość ma zasadniczy wpływ na przewodnictwo cieplne spieków, powodując zwiększenie przewodności w zależności od porowatości otwartej oraz składu kompozytu. Pory mogą także pełnić rolę sorbentów gazów, przede wszystkim helu i trytu wydzielanych pod wpływem promieniowania w reakcji absorpcji neutronów w materiałach o dużym przekroju czynnym z fazą TiB2, B4C lub ZrB2, co może zminimalizować stopień pęcznienia i w efekcie ryzyko fragmentacji materiału absorbującego. Badanie kompozytów z dodatkiem miedzi umożliwia zwiększenie współczynnika przewodzenia ciepła, co wspomaga także transfer ciepła wytworzonego przez reakcje jądrowe w materiałach absorbujących do chłodziwa oraz zapewnia utrzymanie temperatury poniżej ich temperatury topnienia. Celem pracy było przede wszystkim określenie wpływu zmian porowatości na mikrostrukturę i właściwości cieplne spieków TiB2– Cu wytworzonych w procesie mielenia mechanicznego i zagęszczania proszków. W celu obniżenia temperatury konsolidacji proszku TiB2 wytworzono cermetale o zawartości Cu od 10÷30% obj. Ze względu na słabe właściwości zwilżające Cu (Θ = 140°) w celu intensyfikacji procesów transportu masy przeprowadzono prasowanie izostatyczne na gorąco pod wysokim ciśnieniem (200 MPa) po wstępnym zagęszczaniu proszków na zimno.

10

Study of microstructure and mechanical properties of 14% Cr ODS steel produced by hot isostatic pressing followed by hot forging

Oksiuta Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 3

126--130

EN

Consolidation by hot isostatic pressing followed by hot forging of a mechanically alloyed ODS Fe–14% Cr–2% W–0.3% Ti–0.3% Y2O3 (in wt %) ferritic steel powder was applied to find the effect of those methods on the microstructure and mechanical properties of the alloy. Microstructure investigations of the ODS steel revealed that after hot isostatic pressing bimodal-like microstructure with fine and coarse grains up to a few microns was observed. Hot forging process, performed at about 900°C with 50% of deformation, did not improved microstructure homogeneity and grains elongated towards radial direction were observed. High temperature tensile tests revealed that hot forging improves the tensile strength of the as-HIPped ODS steel. However, the ductility and upper shelf energy decreased. This can be related to the microstructure of the ODS steel observed for both consolidation methods and emphasises a necessity of further optimization of hot forging parameters.

PL

Artykuł przedstawia problematykę związaną z otrzymywaniem nowej generacji stali ferrytycznych umacnianych nanocząstkami tlenku itru (Oxide Dispersion Strengthened, ODS). Produkowane metodą mechanicznego stopowania (MS) stale ODS ze względu na swoje właściwości: żarowytrzymałość, odporność na pełzanie, mały współczynnik rozszerzalności cieplnej oraz odporność na pęcznienie podczas promieniowania jonizującego są uważane za atrakcyjny materiał strukturalny do budowy reaktora termojądrowego. Zasadniczym problemem dotyczącym otrzymywania stali ODS jest to, że do ich produkcji można użyć tylko pierwiastków, których czas połowicznego rozpadu jest krótki (Reduced Activation Elements). Do grupy pierwiastków stanowiących podstawę do produkcji stali należy zaliczyć: żelazo, chrom, wolfram, tytan, wanad, krzem i węgiel oraz stabilne temperaturowo tlenki Y i Ti. Użycie innych pierwiastków, np.: Mn, Ni, Al, Co, Cu i B, stosowanych powszechnie do produkcji innych gatunków stali nie jest wskazane. Dodatek tlenku itru oraz zanieczyszczenia pochodzące z procesu MS powodują pogorszenie udarności i plastyczności stali. Ponadto stale ferrytyczne o strukturze regularnie przestrzennie centrowanej (RPC) mają wysoką temperaturę progu kruchości (Ductile to Brittle Transition Temperature, DBTT), która jest znacznie powyżej temperatury pokojowej. Na przykład w żaroodpornych stalach ferrytycznych typu PM2000 lub MA957 stwierdzono, że temperatura przejścia ze stanu kruchego w stan plastyczny jest rzędu 100°C. Jednym ze sposobów obniżenia temperatury progu kruchości jest zastosowanie dodatkowej obróbki cieplno-plastycznej. Dlatego celem pracy było otrzymanie przez MS i konsolidację (metodą HIP) stali ODS oraz zastosowanie dodatkowej obróbki cieplno-plastycznej, kucia na gorąco, w celu określenia wpływu tej metody na wybrane właściwości stali.

11

Właściwości mechaniczne azotku krzemu (Si3N4) spiekanego w warunkach ciśnienia izostatycznego oraz spiekanego swobodnie – analiza porównawcza

Oziębło A., Perkowski K., Witosławska I., Gizowska M., Osuchowski M., Witek A.

Szkło i Ceramika

|

2014

|

R. 65, nr 1

13--16

PL

W pracy zbadano wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne materiałów otrzymanych z komercyjnie dostępnego azotku krzemu (Si3N4). Próbki azotkowe formowane metodą prasowania izostatycznego spiekano swobodnie w atmosferze azotu, następnie część próbek została poddana spiekaniu w warunkach ciśnienia izostatycznego (HIP). Dla obu serii próbek, różniących się procesem spiekania określono: gęstość pozorną, wytrzymałość na zginanie, twardość oraz krytyczny współczynnik intensywności naprężeń. Na podstawie otrzymanych wyników badań przeprowadzono analizę porównawczą materiałów uzyskanych w różnych procesach technologicznych i określono wpływ rodzaju spiekania na właściwości materiału.

EN

In the presented paper mechanical properties of silicon nitride (Si3N4) material were studied. Silicon nitride samples were obtained from commercially available powder. Two paths of ceramic manufacturing were applied to obtain fully densified bodies. All of the samples were sintered in nitrogen in atmospheric pressure. Part of the samples were additionally subjected to Hot Isostatic Pressing (HIP). Apparent density, bending strength, Vickers hardness and fracture toughness were measured for the two set of samples, which differed in preparation path. The results were analyzed in order to estimate the influence of pressure assisted post-sintering (HIP process) on the microstructure and mechanical properties of silicon nitride material.

12

Tworzywa ceramiczne dla protetyki stomatologicznej - badanie wpływu spiekania pod ciśnieniem izostatycznym na wybrane właściwości tworzyw korundowych. Część I

Jaegermann Z.

Szkło i Ceramika

|

2010

|

R. 61, nr 3

8-11

PL

Celem opisanego w artykule etapu badań tworzyw ceramicznych dla protetyki stomatologicznej była próba oceny zależności właściwości fizycznych (w tym przeświecalności) i mikrostruktury wybranych tworzyw korundowych od sposobu ich przygotowania (prasowania i spiekania). Szczególnie interesujący był wpływ spiekania pod ciśnieniem izostatycznym (HIP) na właściwości materiałów. Z przeprowadzonych badań tworzyw korundowych, prowadzonych w oparciu o proszki tlenków glinu TM- DAR i Nabalox 713-10 wynika, że pomimo iż spiekanie pod ciśnieniem wpływa na wzrost gęstości pozornej obu materiałów, to jego wpływ na przeświecalność i wielkość ziaren tworzywa TM-DAR jest wyraźny, natomiast tworzywa Nabalox 713-10 jest niewielki. Analizując wyniki zaobserwowano, że proces spiekania pod ciśnieniem najszybciej przebiega w zewnętrznych warstwach próbki. W praktyce oznacza to m.in. możliwość wystąpienia naprężeń wewnętrznych wynikających z niejednorodności mikrostruktury materiału.

EN

The purpose of the research of ceramic materials for dental prosthetics described in the article was to evaluate the influence of the way of preparation (pressing and sintering) on physical properties (including translucency) and microstructure of selected alumina materials. The influence of hot isostatic pressing (HIP) on the properties of materials was of particular interest. The study of alumina based on Al2O3 powders TM-DAR and Nabalox 713-10 shows that although HIP increases the apparent density of both materials, its impact on translucency and grain size of TM-DAR material is obvious. In the case of Nabalox 713-10 material that relation is very limited. Looking at the results it was observed that the HIP sintering process takes place faster within the outer layers of the sample. This means in practice that it's possible that internal stresses are a result of the non-homogeneity of the microstructure of the material.

13

Tworzywa ceramiczne dla protetyki stomatologicznej - badanie wpływu spiekania pod ciśnieniem izostatycznym na wybrane właściwości tworzyw korundowych. Część II

Jaegermann Z.

Szkło i Ceramika

|

2010

|

R. 61, nr 4

12-19

PL

Celem opisanego w artykule etapu badań tworzyw ceramicznych dla protetyki stomatologicznej była próba oceny zależności właściwości fizycznych (w tym przeświecalności) i mikrostruktury wybranych tworzyw korundowych od sposobu ich przygotowania (prasowania i spiekania). Szczególnie interesujący był wpływ spiekania pod ciśnieniem izostatycznym (HIP) na właściwości materiałów. Z przeprowadzonych badań tworzyw korundowych, prowadzonych w oparciu o proszki tlenków glinu TM- DAR i NABALOX 713-10 wynika, że pomimo iż spiekanie pod ciśnieniem wpływa na wzrost gęstości pozornej obu materiałów, to jego wpływ na przeświecalność i wielkość ziaren tworzywa TM-DAR jest wyraźny, natomiast tworzywa NABALOX 713-10 jest niewielki. Analizując wyniki zaobserwowano, że proces spiekania pod ciśnieniem najszybciej przebiega w zewnętrznych warstwach próbki. W praktyce oznacza to m.in. możliwość wystąpienia naprężeń wewnętrznych wynikających z niejednorodności mikrostruktury materiału.

EN

The purpose of the research of ceramic materials for dental prosthetics described in the article was to evaluate the influence of the way of preparation (pressing and sintering) on physical properties (including translucency) and microstructure of selected alumina materials. The influence of hot isostatic pressing (HIP) on the properties of materials was of particular interest. The study of alumina based on Al2O3 powders TM-DAR and NABALOX 713-10 shows that although HIP increases the apparent density of both materials, its impact on translucency and grain size of TM-DAR material is obvious. In the case of NABALOX 713-10 material that relation is very limited. Looking at the results it was observed that the HIP sintering process takes place faster within the outer layers of the sample. This means in practice that it's possible that internal stresses are a result of the non-homogeneity of the microstructure of the material.

14

Processing and properties of sinters prepared from 316L steel nanopowders

Krztoń H., Kolesnikow D., Paduch J., Molenda R.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 21, nr 2

73-76

EN

Purpose: The results of the research work on processing the sinters obtained from nanocrystalline powders of 316L steel are presented. Design/methodology/approach: The 316L steel powder has been mechanically alloyed from a set of elementary powders with use of Fritsch Vario-Planetary Mill Pulverisette 4. The time of 12 hours of milling has been needed for producing the powder. The X-ray diffraction has been used for controlling of the mechanical alloying process. The Rietveld method has been used to calculate the contents of the components of the powder. Cold and hot isostatic pressing have been applied to make the compacts. The pressure of 500 MPa and 900 MPa of cold pressing, and 150 MPa of hot pressing have been used. The green compacts have been pressed isostaticaly using liquid aluminium in the temperature of 950 degrees centigrade (1223 K). The X-ray diffraction have been used to identify the phase components of the sinters. The structure of the sinters have been observed using scanning electron microscope. The hardness values have been obtained by Vicker's test. Findings: The mechanically alloyed powder has consisted of about 94 wt.% of austenite, 5 wt.% of ferrite and not more than 1 wt.% of not alloyed molybdenum. Two kinds of sinters have been produced, one kind made of pure 316L powder, second one obtained with aluminium infiltration within the volume of the sinters. The observed porosity of the sinters has depended on the applied pressing conditions strongly, mainly on the value of cold isostatic pressure. The hardness of the first kind of sinters have achieved a value of 380 HV (98N), the hardness of the second kind - more than 400 HV (98N). Practical implications: The Al infiltrated sinter has been proposed as a material for a part of Diesel engine. As an example, a part of a fuel injection has been produced. Originality/value: The nanocrystalline 316L powder has been obtained using mechanical alloying process. The original method of hot isostatic pressing in liquid aluminium has been proposed. This method enables to produce infiltrated sinters with low porosity and high hardness values.