Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analiza możliwości zastosowania materiałów nanokrystalicznych w energoelektronice

Biskup Tomasz, Kołodziej Henryk, Paluszczak Dariusz, Sontowski Jacek, Michalak Jarosław

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2021

|

Nr 1 (125)

77--83

PL

W artykule przedstawiono analizę możliwości zastosowania nowoczesnych, nanokrystalicznych materiałów magnetycznych w przekształtnikach energoelektronicznych. Wyodrębniono dwa obszary zastosowań. Pierwszy z nich to elementy filtrów LCL pozwalających na kształtowanie prądu w układach prostowników aktywnych, z jednoczesną poprawą niekorzystnego wpływu takich przekształtników na sieć zasilającą. Drugi obszar to transformatory podwyższonej częstotliwości w układach przetwarzania energii, zwłaszcza ładowarkach akumulatorów dużej mocy. W obu tych przypadkach zastosowanie materiałów nanokrystalicznych mogłoby poprawić właściwości układów przez redukcję wymiarów, zmniejszenie strat czy hałasu. Zaproponowano także dwa stanowiska testowe pozwalające na weryfikację wyżej przedstawionej tezy.

EN

The paper presents an analyses of possible application the modern nanocomposite materials in the power electronics. The applications area was divided into the two subsystems. The first application is input LCL filters in active front end converters for energy recuperation. The second one is HF transformers for DC/DC converters, mainly in high power battery chargers. In the both application area the nanocomposite materials could improve its properties by mass and noise reduction or higher efficiency of energy conversion. In the end of the paper the two setups was proposed which can proof the thesis.

2

Nanokrystaliczne kompozyty NiAl-TiC spiekane metodą impulsowo-plazmową

Rosiński M., Michalski A., Oleszak D.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 5

820-823

PL

Metodą impulsowo-plazmowego spiekania (rys. 1) konsolidowano nanokrystaliczne proszki NiAl-TiC. Proszki otrzymywano w procesie mechanicznej syntezy z pierwiastków Ni, Al, Ti, C, oraz z gotowych proszków NiAl i TiC rozdrabnianych przez mielenie w młynku Frittsch. Określono optymalne parametry dla impulsowo-plazmowego spiekania (temperatura 1273 K, nacisk 30 MPa, czas spiekania 600 ÷ 1500 s). Parametry procesu spiekania zamieszczono w tabeli 1. Dla otrzymywanych spieków NiAl-TiC przeprowadzono obserwacje mikrostruktury oraz badania składu fazowego, twardości i gęstości. Rysunek 5 przedstawia zapisy dyfrakcyjne dla proszku po rozdrabnianiu i po spiekaniu w czasie 1000 s. W pierwszym okresie spiekania (200 s) następuje rozrost krystalitów (rys. 6). Wielkość krystalitów NiAl wzrasta z 10 nm do ok. 50 nm i odpowiednio TiC z 20 nm do ok. 45 nm. Dalsze wydłużenie czasu spiekania do 1500 s nie powoduje rozrostu krystalitów, a wpływa tylko na wzrost gęstości i twardości spiekanego proszku (rys. 7). Badania składu fazowego proszków otrzymanych w procesie mechanicznej syntezy przed spiekaniem oraz po spiekaniu impulsowo--plazmowym nie wykazały zmian w ich składzie fazowym (rys. 8). Badania wielkości krystalitów proszku wyjściowego oraz spieku wykazały nieznaczny rozrost krystalitów NiAl z 15 nm do 45 nm i odpowiednio TiC z 50 nm do 65 nm po czasie spiekania 600 s. Nanokrystaliczną budowę kompozytu potwierdziły obserwacje mikrostruktury przy użyciu TEM (rys. 9). Uzyskane spieki NiAl-TiC mają gęstość 4,5 g/cm2, co stanowi ok. 99 % gęstości teoretycznej i twardość ok.1035 HV1.

EN

The impulse plasma sintering method (Fig. 1) was used for the consolidation of nanocrystalline NiAl-TiC powders. The starting powders were produced by the mechanical synthesis of Ni, Al, Ti and C, and also by milling the commercial NiAl and TiC powders in a Frittsch mill. The parameters of the impulse-plasma sintering process are given in Table 1. The optimum parameters of this process have been found to be: temperature - 1273 K, pressure - 30 MPa, and sintering time - 600 ÷ 1500 s. The microstructure, phase composition, hardness and density of the NiAl-TiC sinters thus obtained were examined. Fig. 5 shows the diffraction records obtained for the powder subjected to milling and sintering for 1000 s. In the first stage of sintering (200 s), the powder crystallites grow up (Fig. 6): in NaAl - they grow from 10 nm to about 50 nm and in TiC - from 20 nm to about 45 nm. The prolongation of the sintering time to 1500 s does not result in a further growth of the crystallites, but only increases the density and the hardness of the material being sintered (Fig. 7). Examinations of the phase composition of the mechanically synthesized powders before and after the impulse-plasma sintering show no alterations in their phase compositions (Fig. 8). After sintering for 600 s, the crystallite sizes slightly increased compared to those in the starting powder: in NiAl from 15 nm to 45 nm and in TiC from 50 nm to 65 nm. TEM observations confirmed that the composite has a nanocrystalline structure (Fig. 9). The density of the NiAl-TiC sinters was 4.5 g/cm2 (which is about 99 % of the theoretical density), and their hardness was about 1035 HV1.

3

Kompozyty nanokrystaliczne FeAl-TiC spiekane impulsami silnoprądowymi.

Krasnowski M., Michalski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 1

54-57

PL

Zachowanie nanometrycznego rozmiaru ziaren podczas spiekania proszków nanokrystalicznych jest jednym z problemów w technologii otrzymywania materiałów litych. W niniejszej pracy przedstawiono nową metodę wykorzystującą impulsy silnoprądowe w procesie prasowania na gorąco. Zaprezentowano wstępne wyniki zastosowania metody do konsolidacji nanokrystalicznych proszków kompozytowych faza międzymetaliczna-węglik (FeAl-TiC). Stwierdzono, że zastosowana metoda impulsowa nie powoduje rozrostu ziaren. Twardość otrzymanego nanokompozytu wynosi 714 HV 0.2, gęstość 4,61 g/ cm kwadratowy, a średnia wielkość krystalitów 22 nm.

EN

One of the problems involved in the technology of solid materials is how to maintain the nanometric size of the grains during the sintering of nanocrystalline powders. The paper presents a new method in which high-current electric impulses are used for the hot pressing operation. Preliminary results obtained with this method in consolidating nanocrystalline intermetallic-carbide (FeAl-TiC) composite powders are discussed. It has been found that when using this new impulse method the size of nanograins does not increase. The hardness of the composite obtained is 714 HV 0.2. density is 4.61 g/ square meter, and the average crystallite size is 22 nm.