Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena wpływu warunków badania na parametry mechaniczne miedzi wyznaczone w procesie indentacji

Makuch Anna, Grygiel Dariusz, Szczeblewski Michał, Korzeniewski Wojciech

Inżynieria Powierzchni

|

2019

|

nr 1

54--60

PL

Celem pracy była ocena zjawisk na poziomie mikrostrukturalnym w procesie odkształcania popularnego w zastosowaniach medycznych materiału jakim jest miedź, a w szczególności zbadanie wpływu parametrów indentacji tj. prędkości odkształcenia, czasu przetrzymania i siły obciążania/odciążania na jej właściwości mechaniczne. Szczególną uwagę zwrócono na zależności między strukturą materiału, charakterem odkształcenia i właściwościami mechanicznymi. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że największy wpływ na parametry określone w procesie indentacji spośród badanych zmiennych ma siła, z jaką wgłębnik zagłębia się w materiał. Najwyższą twardość odnotowano przy sile 500 mN i prędkości 5000 mN/min. Również na wielkość energii odkształcenia niesprężystego największy wpływ ma siła obciążenia/odciążenia – jej wzrost o 50% powoduje dwukrotny wzrost pracy odkształcenia niesprężystego.

EN

The aim of the paper was to evaluate phenomena at the microstructural level in the deformation process of copper – a material popular in medical applications, and in particular to investigate the influence of indentation parameters, i.e. strain rate, holding time and loading / unloading force on its mechanical properties. Particular attention was paid to the relationships between the structure of the material, the nature of the deformation and the mechanical properties. As a result of the conducted tests, it was found that from the tested variables the force with which the indenter sinks into the material has the greatest influence on the parameters determined in the indentation process. The highest hardness was recorded at the force of 500 mN and the strain rate of 5000 mN/min. Also, in the inelastic, the loading/unloading force plays has the most important role greatest influence on the amount of inelastic and total work – its increase by 50% causes the twofold increase in the value of the inelastic deformation work.

2

Badanie wpływu kulowania na właściwości mechaniczne kompozytu polimer-grafen

Makuch A., Mońka G., Grzelak K., Trzaska M., Skalski K., Torzewski J.

Inżynieria Powierzchni

|

2017

|

nr 4

19--27

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych wpływu parametrów kulowania kompozytu poliamid-grafen (1% wag.) wytwarzanego w technice szybkiego prototypowania – Selective Laser Sintering – na właściwości mechaniczne warstwy wierzchniej materiału kompozytowego na poziomie mikrostrukturalnym. Ich oceny dokonywano metodą nanoindentacji. W przeprowadzonym eksperymencie stosowano różne wielkości śrutu (0,4; 0,8 i 1,2 mm), ciśnienia powietrza (0,1; 0,25 i 0,35 MPa), a także czasy śrutowania (180 i 240 s). Badania prowadzono przy stałej odległości dyszy od powierzchni. Dzięki przeprowadzeniu procesu kulowania śrutem o średnicy 0,4 mm przy ciśnieniu p = 0,35 MPa przez 180 s uzyskano największą poprawę twardości w stosunku do materiału tylko po procesie selektywnego spiekania laserowego.

EN

The article presents the results of the experimental studies concerning the effect of the shot peening parameters of the polyamide-graphene composite (1% by weight), manufactured by the rapid prototyping technique – Selective Laser Sintering – on the mechanical properties of the top layer of the composite material at the level of microstructure. Their evaluation was carried out using the nanoindentation method. In the experiment, different shot sizes (0.4, 0.8 and 1.2 mm), air pressure (0.1, 0.25 and 0.35 MPa) and also shot peening times (180 and 240 s) were used. The tests were carried out at a constant nozzle distance from the surface. Due to conducting the process of shot peening with the 0.4 mm-diameter shot, at the pressure p = 0.35 MPa, for 180 s, the greatest improvement of hardness in relation to the material was obtained only after the process of selective laser sintering.

3

The influence of the cumulated deformation energy in the measurement by the DSI method on the selected mechanical properties of bone tissues

Makuch A. M., Skalski K. R., Pawlikowski M.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2017

|

Vol. 19, no. 2

89--91

EN

Purpose: The goal of the study was to determine the influence of DSI test conditions, i.e. loading/ unloading rates, hold time, the value of the maximum loading force on selected mechanical properties of trabecular bone tissue. Methods: The test samples were resected from a femoral head of a patient qualified for a hip replacement surgery. During the DSI tests hardness (HV, HM, HIT) and elastic modulus (EIT) of trabecular bone tissue were measured using the Micro Hardness Tester (MHT, CSEM). Results: The analysis of the results of measurements and the calculations of total energy, i.e. elastic and inelastic (Wtotal,Welastic,Winelastic) and those of the parameters of hardness and elasticity made it possible to assess the impact of the process parameters (loading velocity, force and hold time) on mechanical properties of bone structures at a microscopic level. Conclusions: The coefficient k dependent on the ratio EIT / HIT and on the stored energy (ΔW = Wtotal- Welastic) is a measure of the material reaction to the loading and the deformation of tissue.

4

Analysis of the possibility of assessing the ability to strengthen of the selected materials in the study indentation

Makuch A., Grygiel D.

Inżynieria Powierzchni

|

2016

|

nr 3

39--44

EN

This work undertakes the problem of the possibility of assessing the ability to strengthen of the materials with very different hardness, i.e. copper, ordinary steel, silicon carbide and zirconium oxide. Measurements of parameters of hardness and elasticity by means of the DSI method were conducted under constant conditions of the indentation process of Vickers indenter into the sample material. On the basis of the curves of power P-h (loading/unloading power as the function of depth) the work of elastic, inelastic and total deformation was determined, and then the coefficient k, which is postulated in Oliver Pharr's works as a measure of the ability of materials to strengthen, was determined.

PL

W pracy podjęto problem możliwości oceny zdolności do umocnienia materiałów o bardzo zróżnicowanej twardości, tj. miedzi, stali zwyklej, węglika krzemu i tlenku cyrkonu. Wykonano pomiary parametrów twardości i sprężystości metodą DSI przy stałych warunkach procesu zagłębiania się wgłębnika Vickersa w próbki materiału. Na podstawie krzywych energetycznych P-h (silą obciążania/odciążania w funkcji głębokości) wyznaczono pracę odkształcenia sprężystego, niesprężystego, całkowitego, a następnie wyznaczono wskaźnik k, który jest postulowany w pracach Oliviera-Pharra jako miara zdolności do umocnienia materiałów.

5

Wpływ ceramicznych nanocząstek SiC na właściwości nanokompozytowych powłok więglowych SiC/a-C:H

Chronowska-Przywara K., Kot M.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2015

|

z. 106

39

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mechanicznych i tribologicznych amorficznej uwodornionej powłoki węglowej a-C:H oraz powłok, w których do a-C:H wprowadzono nanocząstki ceramiczne SiC. Powłoki osadzono metodą rozpylania magnetronowego, a udział nanocząstek w osnowie zmieniano poprzez zmianę przepływu acetylenu w komorze próżniowej w zakresie 5–20 sccm. Porównano wyniki badań indentacyjnych, testu zarysowania oraz zużycia objętościowego dla badanych systemów w celu optymalizacji procesu osadzania powłok.

6

Badanie wytrzymałości i odporności na zużycie powłok ZrN

Chronowska-Przywara K., Kot M.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2015

|

z. 106

38

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych powłok pozwalające określić wytrzymałość i odporność powłok na zużycie. Analizę wykonano na podstawie wyników badań indentacyjnych, testów zarysowania oraz badań tribologicznych. Testy przeprowadzono dla powłok ZrN o grubości 1 μm, 1,4 μm i 2 μm osadzonych metodą rozpylania magnetronowego na stali austenitycznej. Analizowano wpływ grubości powłok na ich odporność na zużycie oraz deformacje układów powłoka- podłoże prowadzące do powstawania różnych form niszczenia.

7

Analiza wpływu grubości powłok ceramicznych na deformacje układu powłoka-podłoże

Chronowska-Przywara K., Kot M.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2015

|

z. 106

38

PL

W artykule przedstawiono wpływ grubości powłok tribologicznych na deformację układu powłoka - podłoże. Analizę wykonano na podstawie wyników badań indentacyjnych oraz na podstawie testów zarysowania. Testy wykonano dla powłok ZrN o grubości 1 i 2 μm osadzonych metodą rozpylania magnetronowego na stali austenitycznej i ferrytycznej. Analizowano deformacje oraz miejsca maksymalnej koncentracji naprężeń prowadzących do powstawania pęknięć, wykruszeń i delaminacji. Szczególną uwagę zwrócono na powstawanie wypływki wokół obszaru kontaktu wgłębnika i powłoki prowadzącej do dużej koncentracji naprężeń rozciągających. Porównano wpływ grubości powłoki i właściwości podłoża na promień zaokrąglenia tej wypływki oraz naprężenia w płaszczyźnie połączenia.

8

Wybrane badania betonu Hali Stulecia we Wrocławiu (obiekt UNESCO)

Jasieńko J., Bednarz Ł., Piechówka-Mielnik M., Łydżba D., Rajczakowska M.

Wiadomości Konserwatorskie

|

2015

|

Nr 42

18--32

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości chemicznych i fizycznych betonu znajdującego się w dolnym pierścieniu obwodowym kopuły Hali Stulecia w Wrocławiu. Badania przeprowadzone były w drugiej połowie 2009 roku oraz w pierwszej połowie 2015 roku. Ponadto wykonano dodatkowo badania mikrostruktury betonu przy użyciu tomografu komputerowego oraz, na podstawie serii testów nanoindentacji, wykonanych w nanoindenterze. Dotychczas przeprowadzone badania potwierdzają wysoką jakość betonu. Kruszywo znajdujące się w badanych próbkach to w większości łamany granit strzegomski. W kruszywie o frakcjach poniżej 8 mm zaobserwowano występowanie żużlu paleniskowego o dużej porowatości oraz wtrącenia w postaci ścinków drewnianych. Ocenę składu mineralogicznego betonu wykonano wykorzystując wyniki analizy składu tlenkowego. Przez zmniejszoną zawartość CaO skład tlenkowy zbliżony jest do składu cementu hutniczego. Wprowadzając świadomie do mieszanki betonowej żużel paleniskowy uzyskano zwartą mikrostrukturę betonu. Stwardniały zaczyn w badanym betonie wykazuje doskonałą przyczepność do łamanego kruszywa granitowego. Posiada strukturę zwartą, gęstą, o bardzo niskiej nasiąkliwości. Mikrotwardość badanego betonu wyniosła 1,8 GPa, a moduł sprężystości E = 33 GPa. W badaniach wykonanych za pomocą mikrotomografu komputerowego oznaczona porowatość w badanych próbkach wyniosła ok. 10%. W strukturze przeważają mikropory poniżej 300 μm.

EN

The paper reports on results of chemical and physical testing of concrete sampled from the lower circumferential ring of the dome of the Centennial Hall In Wrocław. Testing was conducted in the second half of 2009 and in the first half of 2015. Additionally, an analysis of the concrete microstructure was undertaken using a computer tomography and a number of nano-indentation tests were carried out with a nanoindentation device. Analysis of the concrete carried out to date confi rms high concrete quality. The aggregate in tested specimens comprises mainly crushed Strzegom granite. In aggregate fractions lower than 8 mm, the presence of high porosity slag and wood chip inclusions was observed. Analysis of concrete mineral composition was conducted using results of an oxide composition analysis. The oxide composition of this cement is close to the composition of blast-furnace cement. Introduction of slag into the concrete mix resulted in a dense microstructure of the concrete. The hardened cement paste in the tested concrete demonstrates excellent adhesion to crushed granite aggregate. This is characterised by a dense structure, with low absorbability. Micro-hardness of tested concrete was determined to equal 1,8 GPa and the modulus of elasticity E = 33 GPa. In studies conducted using micro-CT the porosity for tested samples found to be approximately 10%. In the structure the majority are micropores smaller than 300 μm.

9

Classification of internal damages of the sample with a layer based on acoustic emission and microscopic observations

Piątkowska A., Kucharski S.

Diagnostyka

|

2012

|

nr 4(64)

49-53

EN

An acoustic emission (AE) method was used to detect internal damages of diamond-likecarbon (DLC) thin layer deposited on silicon substrate. The AE signals were recorded during the entire indentation test using a broadband piezoelectric microsensor with measuring range 80Hz-1950kHz. Depending on the indenter's load, observations of surface by scanning electron microscopy (SEM) did not reveal any damage or showed single small cracks in the Vickers impression area. Therefore, it was assumed that the majority of the AE pulses originate from internal damages. Using the method of Focused Ion Beam (FIB) ion milling, indenter impression cross sections were performed. In this way, internal damages caused by indentation, such as decohesion of DLC-layer, DLC-layer cracking and the Si-substrate cracking, were revealed. As a result of microscopic and AE signal data comparison, it was possible to identify the type of failure and to describe the progress of damage during indentation. The results will be helpful in the selection of parameters during hardness tests of layered materials and in the analysis of the strength properties of the samples with layers.

PL

W niniejszej pracy metoda pomiarów emisji akustycznej (EA) została zastosowana do detektowania wewnętrznych uszkodzeń cienkiej warstwy DLC nałożonej na krzemowe podłoże. Uszkodzenia realizowane były w teście indentacji, a rejestracji sygnałów EA dokonywano podczas całego procesu obciążania i odciążania wgłębnika Vickersa. W zależności od wielkości maksymalnego obciążenia na powierzchni odcisków obserwowano za pomocą mikroskopu skaningowego brak bądź występowanie małych pęknięć warstwy DLC. Zarejestrowane sygnały EA pochodziły głównie z uszkodzeń wewnętrznych, które były ujawnianie za pomocą trawienia wiązką jonów. Zaobserwowano uszkodzenia różnego rodzaju, takie jak dekohezja i pęknięcia lateralne warstwy i/lub podłoża. Za pomocą parametrów sygnału EA możliwe było określenie rodzaju oraz zasięgu wewnętrznych uszkodzeń.

10

Modelowanie i badania eksperymentalne pękania cienkich powłok ceramicznych i węglowych

Kot M., Rakowski W., Major Ł., Indyka P.

Tribologia

|

2011

|

nr 5

101-108

PL

Praca zawiera analizę deformacji i naprężeń prowadzących do niszczenia układów powłoka–podłoże przez odkształcenia plastyczne podłoża i pękanie twardych powłok. Do analizy wykorzystano obliczenia numeryczne metodą elementów skończonych oraz wyniki testów indentacyjnych. Badano powłoki ceramiczne TiN oraz węglowe a-C:H nałożone na stalowe podłoża. Określono obciążenia prowadzące do powstawania charakterystycznych form niszczenia oraz towarzyszący im stan naprężeń. Wpływ mikrostruktury powłok na powstawanie i propagację pęknięć badano z użyciem mikroskopii SEM i TEM.

EN

In article consideration about deformations and failure of coating-substrate system by plastic deformation of substrate and coatings fracture were presented. Analysis were based on FEM modelling and spherical microindentation results. Such complex analysis allow to determine critical loads and corresponding stress distribution leading to coatings fracture. Ceramic TiN and carbon a-C:H coatings deposited on X10CrNi 18-8 steel substrates were under consideration. It was found that tensile stress on the coatings surfaces, caused formation of first annular cracks, is ?R = 6.5 i 2.4 GPa for TiN and a-C:H coatings respectively. SEM and TEM microscopic investigations have shown great impact of coating microstructure on trough thickness crack propagation.

11

Analiza właściwości mechanicznych układów powłoka-podłoże z użyciem metody indentacji z wykorzystaniem wgłębników o różnej geometrii

Kot M.

Tribologia

|

2011

|

nr 2

47-60

PL

W pracy przedstawiono wyniki testów indentacyjnych wykonanych trzema wgłębnikami o różnej geometrii wraz z ich interpretacją dla powłok TiN, CrN i a-C:H nałożonych na miękkim podłożu stalowym. Wyniki badań wskazują, że największe obciążenie do zniszczenia na skutek pękania może przenieść powłoka CrN, a najmniejsze powłoka a-C:H. Natomiast najsztywniejsza powłoka TiN w największym stopniu zabezpiecza podłoże przed odkształceniami plastycznymi, co jest szczególnie widoczne dla kontaktu z wgłębnikiem o najmniejszym promieniu zaokrąglenia. Przedstawiona analiza, oparta na transformacji krzywych indentacyjnych na krzywe naprężenie-odkształcenie, umożliwia tworzenie map deformacji i niszczenia w wyniku kruchego pękania złożonych układów po włoka-podłoże.

EN

Load bearing capacity of coating-substrate systems can be found from indentation experiments using different indenter geometry by transforming the load-depth indentation diagram to stress-strain diagram. In article consideration about deformations and failure of coating-substrate system were presented using results of TiN, CrN and a-C:H coatings deposited on X10CrNi 18-8 steel substrates. Critical loads leading to plastic deformation of steel substrate and coating fracture have been evaluated. Determination of these parameters allow to make deformation and fracture map for tested system. Such a maps can be useful for optimization of coating material and thickness for selected applications.

12

Warstwa wierzchnia aluminium modyfikowana impulsem lasera

Rozmus-Górnikowska M.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 5

851-854

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań topografii, mikrostruktury oraz chropowatości powierzchni warstwy wierzchniej aluminium technicznie czystego, otrzymanej w wyniku laserowego odkształcania. Proces laserowego odkształcania przeprowadzono za pomocą lasera impulsowego ReNOVALaser Nd:YAG z modulacją Q, czasem trwania impulsu 18 ns oraz gęstością mocy 0,1 GW/cm2. Badania wykazały, że obróbka wiązką lasera o zastosowanych parametrach procesu LSP powoduje odkształcenie plastyczne warstwy wierzchniej aluminium. Proces nie jest jednak czysto mechaniczny, ale cieplno-plastyczny. Badania za pomocą mikroskopu elektronowego skaningowego topografii powierzchni w kontraście elektronów wtórnych (SEM SE) wskazują, że krótki impuls lasera, ale o dużej gęstości mocy, spowodował przetopienie warstwy metalu (rys. 4). Grubość warstwy przetopionej wynosiła jednak jedynie około 1 ?m, a pod cienką warstwą przetopioną znajdował się materiał odkształcony, charakteryzujący się dużą gęstością dyslokacji (rys. 7).

EN

The effect of the Laser Shock Processing (LSP) on the topography, microstructure and roughness of the surface of commercially pure aluminum was studied. LSP process was performed with a high-power Q-switched Nd:YAG ReNOVALaser, operating in a pulse mode (18 ns), with a power density of 0.1 GW/cm2. It has been found that the laser shock processing induced plastic deformation of the surface layer of the investigated aluminum. The conditions of treatment caused that the process was not purely mechanical but thermomechanical one. The SEM images of the treated surfaces showed that the laser shock processing brought about melting of the thin surface layer of investigated aluminum (Fig. 4). However the thickness of the melting zone was only about 1 ?m, and in the surface layer under the thin melted zone a high density of dislocations were visible (Fig. 7).

13

Lokalny efekt pamięci kształtu w stopie NiTi przed i po implantacji jonowej

Levintant-Zayonts N., Kucharski S.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 5

855-861

PL

W pracy zastosowano metodę implantacji jonowej (jako techniki konstytuowania warstw wierzchnich) do modyfikacji własności stopu z pamięcią kształtu (SMA - Shape Memory Alloy) NiTi w postaci martenzytycznej. Przedmiotem badań było określenie zmian własności układu "warstwa implantowana + rdzeń" (rys. 2), powstałego po implantacji azotem (1×1018 j/cm2, 65 keV) stopu NiTi oraz określenie wpływu implantacji jonowej na własności lokalnego efektu pamięci kształtu (EPK). Przedstawiono badania wybranych charakterystyk funkcjonalnych: wartości charakterystycznych temperatury implantowanego stopu NiTi, a także zmian trwałych odkształceń w zależności od temperatury. Wykorzystano test mikroindentacji i profilometrii skaningowej. Metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) badano mikrostrukturę stopu NiTi, a pomiary RBS zastosowano do oszacowania profili koncetracji pierwiastków po implantacji jonowej. W pracy potwierdzono, że zachowanie materiału NiTi bardzo zależy od temperatury. Pokazano również, że test wgniatania wgłębnika kulistego w powierzchnię może posłużyć do identyfikacji implantowanej warstwy.

EN

Extraordinary shape memory and superelastic properties of Shape Memory Alloy (SMA) are a result of the reversible martensitic transformation effect. Problem of improving of the surface protective properties and maintenance of functional properties of SMAs is the most acute for potential applications of this material and is a subject of research and development. This paper presents a changes of selected mechanical properties of shape memory NiTi alloy surface after nitrogen ion implantation treatment with dose 1×1018 j/cm2 and beam energy 65 keV. For these investigations we used a combination of spherical microindentation and scanning profilometry tests. DSC technique was used to determine critical temperatures of phase transformation of non-implanted and ion implanted NiTi samples. In our studies we consider the "implanted layer+substrate" composites (Fig. 2). We applied the TEM and RBS techniques to investigation the depth distributions of implanted and basic atoms and microstructure of NiTi.