Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: intermetale Fe-Al

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Ocena stopnia ogrzania cząstek proszku FeAl w procesie natryskiwania gazodetonacyjnego (GDS)

Senderowski C., Panas A., Paszula J., Bojar Z.

Inżynieria Materiałowa

2013

Vol. 34, nr 6

849--853

W pracy przedstawiono wyniki badań modelowych nagrzewania się cząstek proszku FeAl w warunkach wymuszenia cieplnego gazowym strumieniem detonacyjnym, wygenerowanym podczas jednostkowego cyklu pracy działa „Perun-S” użytego do natryskiwania intermetalicznych powłok ochronnych typu Fe-Al. Parametry fazy gazowej w płaszczyźnie Chapmana-Jougeta (C-J) wyznaczono za pomocą kodu termochemicznego TIGER z uwzględnieniem założenia miejscowej równowagi chemicznej dla warunków spalania detonacyjnego mieszaniny wybuchowej propanu z tlenem i powietrzem, jaką zastosowano w rzeczywistym procesie GDS natryskiwania powłok FeAl. Analizę jakościową przejmowania ciepła przez cząstki proszku FeAl oparto na wynikach obliczeń czasów charakterystycznych przyspieszania cząstek (τv), ich konwekcyjnego nagrzewania (τT) oraz dyfuzji ciepła (τa), w odniesieniu do orientacyjnego czasu przekraczania strefy spalania detonacyjnego oraz czasu przebywania w strefie oddziaływania produktów detonacji. Stwierdzono, że czas wyrównania temperatury (τa) jest o około dwa rzędy wielkości mniejszy od czasu (τv) i (τT) – zarówno dla cząstek w stanie stałym, jak i ciekłym. Oznacza to, że dyfuzja ciepła w cząstkach wsadu proszkowego, uwarunkowana głównie właściwościami termofizycznymi fazy FeAl, zachodzi na tyle szybko, iż temperatura w objętości cząstki nadąża za zmianami temperatury jej powierzchni, przez co cząstki proszku nagrzewają się w całej objętości prawie równomiernie niezależnie od ich rozmiaru. Stwierdzono, że ze względu na specyficzne sprzężenie zjawisk wymiany ciepła oraz wymiany pędu w przepływie dwufazowym, dla każdych warunków analizowanego przepływu istnieje graniczna wartość średnicy cząstki, która gwarantuje utrzymanie stanu stałego wsadu proszkowego. Mechanizmy zachodzących procesów wymiany ciepła i masy rozpoznano na podstawie wyników identyfikacji czasów charakterystycznych (τv, τT i τa) oraz wyników oszacowania energii przejmowanej przez cząstki FeAl od gazowych produktów detonacji. Wstępne analizy pozwalają stwierdzić, iż cząstki o średnicy powyżej ok. 5 μm nie będą w stanie przejąć wystarczającej ilości ciepła do przetopienia materiału FeAl w określonych warunkach wymuszenia cieplnego podczas przejścia FD w czasie rzędu ok. 10–6 s. Z drugiej jednak strony cząstki o średnicy mniejszej niż 5 μm mogą ulec przetopieniu, a nawet odparowaniu. Generalnie cząstki proszku FeAl z zakresu od 20 do 140 μm, pomimo oddziaływania FD i podążających za nią gazowych produktów detonacji, zachowają stan stały. Co więcej, przez odpowiedni dobór rozkładu granulometrycznego wsadu proszkowego można uzyskać warunki silnego zmiękczenia natryskiwanego materiału.

The paper presents the results of modelling research of FeAl particles heating during a single work cycle of the „Perun-S” detonation gun used for deposition of intermetallic FeAl protective coatings. The forced heating conditions were taken to accommodate both the extreme conditions of the ChapmanaJouget (C-J) plane and the averaged conditions of the following exhaust gas flow. Thermal parameters of the gaseous phase were determined using TIGER thermochemical code with assumption of the local chemical equilibrium for the detonation combustion of propane-oxygen and air mixture used in the actual gas detonation spraying (GDS) of FeAl coating. The identification of the main heat and mass transfer phenomena and the ongoing qualitative analysis of heat accumulation by FeAl powder particles were based on the results of calculations of three characteristic times: particle acceleration, i.e. velocity response time (τv), convection heating, i.e. thermal response time (τT) and heat diffusion (τa). The investigated phenomena were referred to the estimated time of crossing the detonation combustion zone by FeAl particles and to the time of the particle exposition to gas detonation products. It was found that the temperature equilibration characteristic time (τa) is about two orders of magnitude smaller than the time (τv) and (τT) – both for the solid and liquid state particles. This means that the heat conduction allows for almost immediate accommodation of the bulk temperature to the surface temperature of the particle. Therefore, it could be concluded that powder particles are heated up evenly in their whole volume – irrespectively of the size. However, due to specific coupling of the momentum exchange and heat transfer phenomena there is a dimensional limit for particles that can be heated up to melting. Starting from a certain model particle diameter the convection can not supply enough energy to completely melt the particle material. The mechanisms for such a behaviour were revealed both by identification of characteristic times (τv, τT and τa) and by evaluation of the heat exchange between the gaseous and solid phases. Concluding, particles of diameter greater than approximately 5 μm will not be able to absorb heat sufficient for melting of the FeAl material under defined conditions of forced heating during the FD pass at the time of approximately 10–6 s. However, particles of diameter smaller than approximately 5 μm can be melted and even partially evaporated. Generally FeAl particles of diameter within the range from 20 to 140 μm can withstand exposition to FD conditions and the following gas detonation products thermal impact in a solid state. Moreover, applying certain powder feedstock size particle distribution conditions close to melting temperature can be achieved.

Real kinetics of Fe-Al type intermetallic phases sintering analysis based on extended JMA model

Chojnacki M., Jóźwiak S., Karczewski K., Bojar Z.

Inżynieria Materiałowa

2010

Vol. 31, nr 3

637-641

Kinetics of iron aluminium intermetallic phases during pressure-less sintering assisted with Self-propagating High-temperature Synthesis (SHS) was analyzed in this paper. Compacts prepared from pure Fe and Al elemental powders (in atomic ratio of 50/50) also with addition of Mg (5 wt. % of base Fe-Al composition) were heated using the DSC equipment with three heating rates. Obtained complex DSC curves were separated into individual peaks resulting from particular intermetallic phases transformation which were further analyzed using extended for non-isothermal sintering conditions Johnson-Mehl-Avrami (JMA) model. Temperature dependent changes of the Avrami exponent were calculated and formation mechanisms of particular Fe-Al intermetallic phases were determined.

W pracy analizowano zmiany kinetyki formowania żelazowo-aluminiowych faz międzymetalicznych podczas spiekania swobodnego przy udziale reakcji samorozwijającej się wysokotemperaturowej syntezy (SHS). Wypraski przygotowane z czystych proszków Fe i Al (w stosunku atomowym 50/50) oraz z dodatkiem Mg (5% mas. w stosunku do bazowej mieszaniny Fe-Al) podgrzane zostały z wykorzystaniem urządzenia DSC przy trzech szybkościach nagrzewania. Otrzymane złożone krzywe DSC rozdzielono na poszczególne piki pochodzące od konkretnych faz międzymetalicznych, które następnie analizowano z wykorzystaniem rozszerzonego na nieizotermiczne warunki spiekania modelu Johnsona-Mehla-Avramiego (JMA). Wyznaczono temperaturową zależność zmian współczynnika Avramiego oraz określono mechanizm formowania się poszczególnych faz międzymetalicznych Fe-Al.