Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Trends in the development of high-aluminium zinc alloys of stable structure and properties

Krajewski W. K., Greer A. L., Krajewski P. K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 3

845--847

EN

The coposition and structural modification of high-aluminium zinc alloys influence their strenght, tribological properties and structural stability. In a series of studies, Zn - (25-26) wt.% Al - (1-2.5) wt.% Cu alloys have been doped with different levels of added Ti. The alloys’ structure and mechanical properties have been studied using: SEM (scanning electron microscopy), LM (light microscopy), Dilatometry, Pin-on-Disc wear and Strength measurements. Grain refinement leads to significant improvement of ductility in the binary Zn-25Al alloy. In the ternary alloys Zn-26Al-Cu, replacing a part of Cu with Ti allows dimensional changes to be reduced while preserving good tribological properties.

PL

Praca poświęcona jest badaniom wpływu modyfikacji składu i struktury wysokoaluminiowych odlewanych stopów cynku na ich właściwości wytrzymałościowe, tribologiczne oraz stabilność struktury i wymiarów. W badaniach stopy Zn - (25-26) mas% Al - (1-2.5) mas.% Cu domieszkowano zmiennym dodatkiem Ti. W badaniach stosowano techniki pomiarowe SEM (scanning electron microscopy), LM (light microscopy), badania dylatometryczne, badania ścieralności Pin-on-Disc oraz badania właściwości wytrzymałościowych. Stwierdzono, iż rozdrobnienie struktury pozwala uzyskać znaczący wzrost plastyczności stopów podwójnych typu Zn-25Al, podczas gdy zastąpienie tytanem części miedzi w stopach potrójnych Zn-26Al-Cu pozwala ograniczyć zmiany wymiarowe przy zachowaniu wysokich właściwości tribologicznych.

2

Nowoczesne materiały kompozytowe zastępujące tradycyjne materiały odlewnicze

Mierzwa P., Olejnik E., Janas A.

Archives of Foundry Engineering

|

2012

|

Vol. 12, iss. 1s

137--142

PL

W pracy przedstawiono możliwość przekształcenia klasycznych materiałów odlewniczych w kompozyty in situ. Materiały te znajdują coraz szersze zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, a szczególnie w przemyśle wydobywczym. Przekształcenie stopu klasycznego w materiał kompozytowy, wpływa wyraźnie na poprawę jego właściwości mechanicznych. W wyniku przeprowadzonych badań uzyskano nowy materiał inżynierski, który wytworzono metodą syntezy objętościowej z wykorzystaniem reakcji SHSB. Zastosowana metoda pozwala umocnić klasyczne materiały odlewnicze zarówno lokalnie, jak również objętościowo. Umocnienie to polega na syntezie cząstek ceramicznych w kąpieli metalowej, bezpośrednio w jednoetapowym procesie odlewniczym. Materiałem wyjściowym do badań było staliwo manganowe, które w wyniku przeprowadzonej reakcji syntezy, przekształcono w kompozyt typu MMCs. Fazą wzmacniającą nowego materiału były ceramiczne cząstki węglika tytanu. Prezentowane w niniejszej pracy wyniki, wskazują na znaczną poprawę zarówno właściwości mechanicznych, jak i użytkowych otrzymanego materiału kompozytowego, dotyczy to takich parametrów, jak twardości i odporności na ścieranie.

EN

The study presents an opportunity to transform the traditional casting materials into in situ composites, the latter ones being currently used on a growing scale in various sectors of the industry, especially in the extractive industries. The transformation of standard alloy into a composite considerably improves the mechanical properties. As a result of the experiment, a new engineering material was produced by the method of bulk synthesis and an SHSB reaction. The method enables hardening of the traditional casting materials, both locally and in the whole volume of the material. The hardening is obtained by the synthesis of ceramic particles in a metal bath, directly in a one-step casting process. The starting material for research was cast manganese steel which, as a result of the reaction of synthesis, was converted into an MMCs type composite. The reinforcing phase in the new material were ceramic particles of titanium carbide. The results presented in this paper show a significant improvement in both mechanical and performance properties of the composite material obtained, this also applying to parameters such as hardness and abrasive wear resistance.

3

Effect of solidification conditions on microstructure of Ni3Al/C composite

Janas A., Olejnik E., Kolbus A., Kmita A.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 3

220-224

EN

The influence of the solidification conditions on the microstructure of an Ni3Al/C composite, i.e. an engineering material in which the role of a lubricating phase, usually performed by reinforcing phases, is played by carbon, has been studied. When proper conditions are observed, a nickel-aluminium alloy composed in 87 wt. % of nickel and in 13 wt. % of aluminium, containing moreover carbon in an amount of 2.5 wt. %, forms in the solidification process a natural Ni3Al/C "in situ" composite. The composite matrix is nickel aluminide characterised by very interesting functional properties, particularly high strength at elevated temperatures. An inspiration to these studies was the surprisingly similar microstructure observed in different types of cast iron and in the fundamentally different, in regard to chemical composition, structure and microstructure, nickel - aluminium alloy. The aim of the present study was to evaluate the effect of the solidification conditions on the shape of the precipitates of graphite particles. The morphologies of the graphite phases were examined and their chemical composition was determined.

PL

W pracy przedstawiono wpływ warunków krystalizacji na mikrostrukturę kompozytu Ni3Al/C. W materiale tym osnowę stanowi aluminid niklu Ni3Al wykazujący atrakcyjne właściwości wytrzymałościowe w wysokich temperaturach, a fazą smarującą jest grafit. Do wytworzenia osnowy kompozytu wykorzystano nikiel i aluminium o udziale atomowym odpowiadającym stechiometrii fazy Ni3Al. Wytopy prowadzono w piecu próżniowym w atmosferze argonu. Fazę smarującą otrzymano wprowadzając do ciekłego stopu 2.5% wagowych grafitu. W celu zapewnienia różnych warunków krystalizacji przygotowane stopy odlewano do różnych form, tj. molochitowej, kokili chłodzonej na powietrzu, kokili chłodzonej ciekłym azotem. Jeden ze stopów pozostawiono w tyglu w celu uzyskania bardzo wolnej krystalizacji. Proces krzepnięcia stopów rejestrowano, wykorzystując standardową analizę termiczną. Przeprowadzone badania metalograficzne wykazały obecność w mikrostrukturze wydzieleń grafitu płatkowego i sferoidalnego oraz ich kombinacji. W przypadku dużych prędkości krystalizacji 25 i 100 K/s obserwowano w mikrostrukturze przewagę grafitu kulkowego. Mała prędkość chłodzenia 1 i 5 K/s sprzyjała krystalizacji grafitu płatkowego. Zaobserwowano również występowanie typowej eutektyki grafitowej przy prędkości 15 K/s.

4

Composite layers fabricated by in situ technique in iron castings

Olejnik E., Janas A., Kolbus A., Grabowska B.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 2

120-124

EN

The paper presents the results of studies on the development of 3 to 6 x 10−³ m thick composite layers in iron castings. The said layers are formed by an SHS reaction that occurs between the substrates, i.e. titanium and carbon, introduced into the mould. outcome is the synthesis of TiC carbides in a liquid alloy, where the hardness of these layers is 1950 MHV and the size ranges from 2 to 10 x 10 -6 m. Within the layer, locally coagulated clusters are formed. The stoichiometric mixture of titanium and carbon powders introduced to the mould, provokes changes in the alloy solidification conditions. This was confirmed by a DTA analysis, the results of which have indicated a change in the chemical composition of the alloy and local temperature rise in the reaction zone, amounting to 85 K respective of the remaining part of the casting.

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczące otrzymywania in situ warstw kompozytowych w odlewach z żeliwa. Powstają one w następstwie reakcji SHS (Self-Propagating High-Temperature Synthesis) zachodzącej pomiędzy wprowadzonymi do formy substratami, tj. tytanem i węglem. Inicjatorem reakcji jest zalewany do formy ciekły metal o temperaturze 1652 K. Wytworzone w wyniku burzliwej reakcji węgliki ulegają rozproszeniu w ciekłym metalu, tworząc po procesie krystalizacji osnowy warstwę kompozytową o grubości od 3 do 6 x 10-³ m. Wielkość uzyskanych faz ceramicznych o kształcie zbliżonym do owalnego wynosi od 2 do 10 x 10 -6 m. Tworzą one w obrębie warstwy lokalnie zwarte i skoagulowane formy, a ich maksymalna twardość wynosi 1950 MHV. Otrzymane krzywe TDA stopu bazowego oraz stopu zawierającego mieszaninę substratów reakcji SHS na dnie formy wskazują na różnice w procesie krystalizacji obu tych materiałów. Dotyczy to głównie krystalizacji stopu zawierającego substraty reakcji SHS, w którym obserwuje się brak efektu cieplnego wywołanego krystalizacją austenitu pierwotnego. Efekt ten widoczny jest w stopie bazowym. Wynik taki wskazuje na zmianę składu stopu wywołaną wprowadzonymi do formy proszkami, tj. tytanem i węglem. Ponadto silnie egzotermiczna reakcja syntezy węglików prowadzi do wzrostu temperatury w strefie reakcyjnej o 85 K.

5

Synthesis and evaluation of the structure of Ni3Al/C alloy

Kmita A., Janas A., Hutera B.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2009

|

Vol. 35, no. 2

147-154

EN

The article specifies a method used for the manufacture of a new Ni-Al-C alloy with the description of alloy microstructure. When proper conditions are maintained, the said alloy after solidification forms a natural "in situ" Ni3Al/C composite. Particular attention was paid to the process of synthesis of Ni3Al phase by the technique of cost-effective melting and to the process of the formation of different graphite forms after the solidification in ceramic mould of casting characterised by different wall cross-sections, and hence by different heat transfer rates. Metallographic examinations were carried out by the commonly used techniques and by scanning electron microscopy. The use of the latter enabled the determination of the chemical composition of phases formed during casting process. The aim of the present studies was to evaluate the microstructure of this unique alloy. The phase morphologies were examined and their chemical composition was determined. These fundamental studies should enable the determination of conditions under which the graphite eutectic is formed in Ni-Al alloy and, as a consequence, the synthesis of Ni3Al/C composite.

PL

W prezentowanym artykule przedstawiono metodę otrzymywania nowego stopu Ni-Al-C oraz opisano jego mikrostrukturę. Przy zachowaniu odpowiednich warunków stop ten, po procesie krystalizacji, tworzy naturalny kompozyt ,,in situ" Ni3Al/C. Zwrócono szczególną uwagę na proces syntezy fazy Ni3Al metodą OPW (oszczędnościowego procesu wytopu) i tworzenia się różnych form grafitu po procesie krystalizacji w formie ceramicznej, przy różnych grubościach odlewu, co za tym idzie, przy różnych prędkościach odprowadzenia ciepła. Do badań metaloznawczych wykorzystano tradycyjne metody metalograficzne oraz badania z wykorzystaniem mikroskopu skaningowego. Zastosowanie tego ostatniego umożliwiło określenie składu chemicznego faz, wytworzonych w procesie odlewniczym. Celem podjętych badań było dokonanie oceny mikrostruktury tego nietypowego stopu. Zbadano morfologię występujących faz i określono ich skład chemiczny. Te badania o charakterze podstawowym, pozwolą określić warunki powstawania eutektyki grafitowej w stopie Ni-Al, co w konsekwencji umożliwi syntezę kompozytu Ni3Al/C.

6

Otrzymywanie AMCs w połączonych procesach odlewania i metalurgii proszków

Dolata-Grosz A., Formanek B., Śleziona J.

Kompozyty

|

2006

|

R. 6, nr 1

8-14

PL

Przedstawiono koncepcję materiałowo-technologiczną otrzymywania i strukturę wybranych wielofazowych kompozytów aluminiowych wytworzonych w połączonych procesach odlewania i metalurgii proszków. Strukturę stopów aluminium modyfikowano mieszaninami proszków kompozytowych, które w reakcji z aluminium umacniały osnowę fazami międzymetalicznymi i ceramicznymi. Jako nośnik faz zbrojących wykorzystano reaktywne proszki kompozytowe uzyskane w procesie samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej (SHS). Morfologię i skład fazowy stosowanych proszków pokazano na rysunkach 1-4. Stosując metodę odlewniczą (mechanicznego mieszania), wytworzono kompozyty z heterofazowym umocnieniem w złożonych, reaktywnych układach: Al/FeAl-TiAl-Al2O3, Al/FeAl3-TiC-Al2O3, Al/NiCr-Cr3C2-TiC oraz Al/Fe(Cu)-TiC. Strukturę kompozytów scharakteryzowano metodami mikroskopii świetlnej i skaningowej, a skład fazowy i chemiczny umocnienia określono metodami dyfrakcji oraz spektroskopii rentgenowskiej. Otrzymane wyniki badań przedstawiono na rysunkach 5-8. Uzyskane odlewy charakteryzowały się złożoną strukturą faz o różnej morfologii i składzie chemicznym. Przeprowadzone badania wykazały, że połączenie procesów odlewania i wprowadzenia kompozytowego proszku o zadanym składzie chemicznym jest efektywnym procesem wytwarzania kompozytów hybrydowych o zadanym wielofazowym umocnieniu i dyspersyjnej strukturze.

EN

Aluminium matrix composites (AMCs) have found applications in the aerospace, military, and especially in the automotive industries. The literature review showed that the most of studies were concentrated on an aluminium matrix composites with SiC and Al2O3 hard particles reinforcement. During recent years, the articles appeared concerning capability fabricate and employment of other, dispersion reinforcing particles like: TiC, ZrC, B4C, Cr3C2 or TiB2 and intermetallic phases. The basic technologies used for manufacturing of these in situ composites are powder metallurgy methods (P/M) and casting techniques. These composites are characterized by high thermodynamic stability which counteracts the chemical reactions at the matrix/reinforcing particle border, and reduces the structure degradation during work at elevated temperatures. This paper presents the material and technological concepts related to obtaining selected multiphase aluminium composites produced in combined casting and powder metallurgy processes and their structures. The structure of aluminium alloys was modified with composite powder mixtures which in a reaction with aluminium reinforced the matrix with intermetallic and ceramic phases. As a carrier of reinforcing phases, reactive composite powders were used, obtained in a self-propagating high-temperature synthesis (SHS). The morphology and phase composition of the powders applied are shown in Figures 1-4. By applying a casting method (mechanical stirring), composites with heterophase reinforcement were fabricated, in complex reactive systems: Al/FeAl-TiAl-Al2O3, AI/FeAI3-TiC-Al2O3, Al/NiCr-Cr3C2-TiC and AI/Fe(Cu)-TiC. The structure of the composites was characterized by means of light and scanning microscopy methods, and the phase and chemical compositions of the reinforcement were identified by diffraction and X-ray spectroscopy methods. The examination results are presented in Figures 5-8. The casts obtained were characterized by complex phase structures of different morphologies and chemical compositions. The research carried out has shown that a combination of casting and introducing a composite powder of a defined chemical composition is an effective process which enables the production of hybrid composites of defined multiphase reinforcement and a dispersion structure.

7

Wykorzystanie metody zawiesinowej w procesie wytwarzania kompozytów in situ w układzie aluminium tlenek żelazo-tytanu

Śleziona J., Dyzia M., Wieczorek J.

Archiwum Odlewnictwa

|

2003

|

R. 3, nr 10

163--168

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań dotyczących wytworzenia kompozytów zbrojonych cząstkami dyspersyjnymi w oparciu o reakcje zachodzącą pomiędzy ciekłym aluminium, a tlenkiem FeO TiO2 wprowadzonym do niego metodą mechanicznego mieszania. Proces wytwarzania kompozytu zrealizowano w dwóch etapach. Zaprezentowano wyniki rentgenowskiej analizy fazowej i mikrostrukturę otrzymanych materiałów.

EN

In work the method of production aluminum matrix composites (AMMC) was presented, in which reinforcement phase Al2O3 forms into thermite reaction between of liquid aluminum and introduced iron-titanium oxide (ilmenite). Composite suspension using method of mechanical stirring were produced. Composites ingots in the next steep were synthesized at two stages at temperature 700ºC/1h and 1000ºC/1h. In structure of received material by RDX and SEM EDX methods the presence of phases Al2O3 as well as Al3Fe and Al3Ti were affirmed.

8

Zastosowanie złożonych tlenków do wytwarzania dyspersyjnych faz zbrojących w stopach aluminium

Śleziona J., Dyzia M.

Archiwum Odlewnictwa

|

2002

|

R. 2, nr 4

440--445

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań dotyczących wytworzenia kompozytów zbrojonych cząstkami dyspersyjnymi w oparciu o reakcje zachodzącą pomiędzy ciekłym aluminium, a tlenkiem FeO TiO2 wprowadzonym do niego metodą mechanicznego mieszania. Zaprezentowano wybrane wyniki analizy DTA, rentgenowskiej analizy fazowej i mikrostrukturę otrzymanych materiałów.

EN

In this work results researches concerning to the producing of dispersed aluminium matrix composites have been shown. Composites were obtained according to reaction between of liquid aluminium and solid particles of ilmenite (FeO TiO2) using mixing method. DTA analyses and X-ray analyses results and microstructures of composites were also presented.

9

SHSB processing and properties of Al/TiC "in-situ" composites

Fraś E., Wierzbiński S., Janas A., Lopez H. F.

Archives of Metallurgy

|

2001

|

Vol. 46, iss. 4

407-423

EN

A low temperature variant of the self-propagating high temperature synthesis (SHSB. Where the B stands for bath was described and applied to processing "in-situ" AI-TiC composites. It was established that during the SHSB, the undesirable Al4C3 compound, which tends to react with the environment, accompanies the appearance of the TiC one. The Al carbides arc responsible for the degradation of the composite properties by increasing its volume to a large extent. In order to reduce the amounts of the Al4C3 a method has been proposed. The results of structure analysis, as well as strength and abrasion properties have been reported.

PL

W pracy opisano nowy wariant procesu syntezy kompozytów Al/TiC za pomocą samorozprzestrzeniającej się wysokotemperaturowej reakcji egzotermicznej (SHS). Powyższy wariant otrzymywania kompozytów zrealizowano z wykorzystaniem kąpieli aluminiowej i nazwano jako metodę SHSB, gdzie B oznacza kąpiel. Stwierdzono, że podczas syntezy kompozytów metodą SHSB nie tylko otrzymuje się węglik tytanu umacniający aluminum lecz również węgliki aluminium. Węgliki aluminium są niepożądanym składnikiem struktury kompozytów, gdyż wskutek reakcji z atmosferą, jej produkty powiększają swą objętość co prowadzi do rozsypywania się kompozytów. Opracowano metodę minimalizacji ilości niepożądanego węglika aluminium. W pracy podano również wyniki badań strukturalnych, wytrzymałościowych oraz zużycia abrazyjnego otrzymanych kompozytów.