Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermodynamic and Kinetic Aspects of the Hot Dip (Zn) - Coating Formation. Part I

Wołczyński W., Pogoda Z., Garzeł G., Kucharska B., Sypień A., Okane T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

1223--1233

EN

A hot dip (Zn) – coating formation is carried out in the industry conditions. Two types of the steel substrate are applied to the experiment. Two morphologically different coatings are obtained, accordingly. A hot dip (Zn) – coating formation is also carried out in the laboratory conditions for making some additional explanations of the revealed phenomena. The thickening of the - phase sub-layer is observed in details to determine time of the transition from stable into meta-stable solidification. The Fe-Zn phase diagrams for stable and meta-stable equilibrium are calculated, respectively. The phase diagram for dissolution is also determined. The criterion of the higher temperature of the solid/liquid (s/l) interface is successfully applied to the Fe-Zn system to justify the competition between stable and meta-stable solidification. The mass balance verification is performed for the (Zn) - coating in order to define the nominal Zn–solute concentration required by dissolution and next by solidification. The Zn – solute concentration in the dissolution, super-saturation and saturation zones are determined thermodynamically. The growth kinetics is described for all the sub-layers in the (Zn) – coating.

PL

Przeprowadzono formowanie powłoki cynkowej metodą zanurzeniową w warunkach przemysłowych. W eksperymencie użyto dwu rodzajów podłoży. Stosownie, uzyskano dwa rodzaje powłok zróżnicowanych morfologicznie. Przeprowadzono również formowanie powłoki w warunkach laboratoryjnych celem uzyskania dodatkowych wyjaśnień dla ujawnionych zjawisk. Szczególnie obserwowano pogrubianie podwarstwy fazy celem określenia momentu przejścia od krystalizacji stabilnej do metastabilnej. Stosownie do tego przejścia obliczono diagramy fazowe Fe-Zn zarówno dla równowagi stabilnej jak i metastabilnej. Dodatkowo obliczono diagram fazowy dla zjawiska rozpuszczania. Skutecznie zastosowano kryterium wyższej temperatury frontu krystalizacji w odniesieniu do diagramu fazowego Fe-Zn celem uzasadnienia współzawodnictwa miedzy krystalizacją stabilną a metastabilną. Przeprowadzono obliczenia bilansu masy dla powłoki (Zn) celem określenia nominalnego stężenia cynku wymaganego przez rozpuszczanie a następnie przez krystalizację. Termodynamicznie określono stężeniu cynku w strefach rozpuszczania nasycenia i przesycenia. Kinetyka wzrostu została opisana w odniesieniu do wszystkich podwarstw powłoki cynkowej.

2

Mechanism of Solidification under Meta-Stable Condition for Fe-Al Particle Sprayed by the Detonation Method

Senderowski C., Pawłowski A., Wołczyński W.

Ochrona przed Korozją

|

2010

|

nr 11

520-523

EN

Particles of the Fe-Al type (less than 50 žm in diameter) were sprayed onto 045 steel substrate by means of the detonation method. The particles contained 15, 49 and 63 at.% Al, respectively. A single particle containing 63 at.% Al was subjected to the detailed analysis. The TEM and SAED techniques revealed in the sprayed particle three sub-layers of: an amorphous phase EA, periodically situated lamellae of the FeAl + Fe2Al5 phases, and a nonequilibrium phase EN. As a result of the spraying a solid / liquid system was formed: substrate / melted particle part / non-melted particle part. A hypothesis dealing with the solidification mechanism of such a single particle (partially melted) and with nominal composition N0 = 0.63 (63 at. is presented. The solidification mechanism is referred to the Fe-Al meta-stable phase diagram shown schematically. A melted part of particle solidified rapidly according to the phase diagram of meta-stable equilibrium and at a significant deviation from the thermodynamic equilibrium. The solidification occurred simultaneously in two directions: towards a substrate and towards an air.

PL

Natryskiwaniu poddano cząstki Fe-Al (o średnicy mniejszej niż 50 žm). Natryskiwano je na podłoże ze stali 045 przy użyciu metodydetonacyjnej. Cząstki zawierały odpowiednio 15, 49 oraz 63 at.% Al. Szczegółowej analizie poddano cząstkę zawierającą 63 at.% Al. Zastosowane techniki TEM oraz SAED ujawniły istnienie trzech podwarstw w analizowanej cząstce: podwarstwę fazy amorficznej EA, periodycznie usytuowane płytki faz FeAl + Fe2Al5, oraz podwarstwę nierównowagowej fazy, EA będące wynikiem krystalizacji. Zatem, w wyniku zastosowanego natryskiwania ukształtował się system faza stała / faza ciekła, tj.: podłoże / stopiona część cząstki / niestopiona część cząstki. W pracy przedstawiono hipotezę wyjaśniającą mechanizm krystalizacji stopionej części cząstki o stężeniu nominalnym N0 = 0,63 (63 at.% Al). Mechanizm krystalizacji jest odniesiony do diagram fazowego równowagi metastabilnej Fe-Al opracowanego schematycznie. Stopiona część cząstki krystalizowała gwałtownie zgodnie z diagramem fazowym równowagi metastabilnej i w znacznym odchyleniu od równowagi termodynamicznej stabilnej. Krystalizacja przebiegała równocześnie w dwu kierunkach: w kierunku podłoża i w kierunku otoczenia.

3

Transition phenomena in the diffusion soldering / brazing

Wołczyński W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 4

609-615

EN

Some morphological observations within the Ni/Al/Ni and Fe/Zn/Fe interconnections were made. The observations allowed to work out a model for some phenomena occurring during diffusion soldering. The model describes dissolution in a connection with solidification and their transition into first from among solid / solid transformations which can occur in the solid. The model explains mechanism of above phenomena. These phenomena precede the final stage of the joining, that is homogenisation resulting from a sequence of the further transformations in the solid. Transition from the liquid filler metal, that is melted foil into its liquid solution as a phenomenon necessary for the formation of sub-layers within the interconnection is explained. Also transition from the initial stable solidification into the final metastable solidification is justified by means of the criterion of maximum temperature of the solid / liquid interface. The connection between period of solidification and first solid / solid transformation is considered. The observation of the birth of coupled phase on the surface of dominant phase of the joint is presented. The dominant phase is distinguished as the phase which has a greater driving force for its formation and coupled phase as the phase which grows in temporary sequence after dominant one. Moreover, the coupled phase is consumed by the dominant phase. The observation of phases birth allows the explanation of the sequence of phases appearance to be delivered. The thermodynamic justification for the mentioned sequence is shown, additionally.

PL

Dokonano obserwacji morfologicznych w złączach Ni/Al/Ni oraz Fe/Zn/Fe. Obserwacje te pozwoliły na opracowanie modelu zjawisk, jakie zachodzą podczas spajania dyfuzyjnego. Model opisuje rozpuszczanie w powiązaniu z krystalizacją i ich przejście w pierwszą sposród transformacji jakie mogą zachodzić w fazie stałej. Model wyjaśnia mechanizm przebiegu tych zjawisk. Zjawiska te poprzedzają końcowe stadium technologii jakim jest homogenizacja, wynikająca z sekwencji dalszych transformacji w fazie stałej. Opisuje się w przejście ciekłego metalu folii zastosowanej w spajaniu dyfuzyjnym w jej roztwór ciekły, jako zjawisko niezbędne dla formowania podwarstw w złączu. Również przejście od początkowego stabilnego okresu krystalizacji do końcowego metastabilnego okresu krystalizacji także jest wyjaśnione i uzasadnione poprzez kryterium maksymalnej temperatury frontu krystalizacji. Rozważa się powiązanie między okresem krystalizacji a okresem pierwszej transformacji w fazie stałej. Prezentowane są obserwacje narodzin fazy sprzężonej na powierzchni fazy dominujacej. Określa się fazę dominujacą jako tę która ma większa siłę pędną dla jej wzrostu a sprzężona jako te, która rośnie jako druga w sekwencji czasowej. Co więcej, po pewnym czasie faza sprzężona zostaje skonsumowana przez fazę dominującą. Obserwacja narodzin pozwala na wyjaśnienie sekwencji pojawiania się faz podczas krystalizacji. Dodatkowo, pokazane jest termodynamiczne uzasadnienie dla powstawania wspomnianej sekwencji.