Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Photocatalytic decolourization of rhodamine b by modified photo-Fenton process with quasicrystals - preliminary research

Łoński Sylwester, Łoński Wojciech, Babilas Rafał, Barbusiński Krzysztof

Architecture Civil Engineering Environment

|

2023

|

Vol. 16, no. 2

171--176

EN

A novel photocatalytic process using a modification of photo-Fenton reaction, with sodium percarbonate (SP), as an alternative source of H2O2, and alloy Al65Cu20Fe15 containing, among others, quasicrystals (of the percentage composition Al65Cu20Fe15), being a source of iron ions, effectively decolourizes the aqueous solution of rhodamine B (RB; solution of 5 mg/l). The source of UV radiation was a lamp with a power of 36 W. The experiments were carried out at pH = 7 and reaction time (from 5 to 60 min). The increase in SP concentration (in the range of 8.3 to 33.3 g/l) significantly increased the degree of degradation of RB and the reaction rate. However, the use of quasicrystals, in the range of 8.3 to 33.3 g/l, was also important in the modified photocatalytic photo-Fenton process. The best degradation effects of RB (95%) were obtained for the highest SP concentration of 33.3 g/l and the lowest quasicrystal concentration of 8.3 g/l. On the other hand, visual decolourization of RB was obtained with an efficiency of 70% for SP and quasicrystal concentrations of 16.7 g/l and 16.7 g/l, respectively, after 45 minutes, and for SP and quasicrystal concentrations of 33.3 g/l and 8.3 g/l, respectively, after the time of 20 minutes. The best RB degradation effects in the comparative method (UV/Na2CO3·1.5H2O2 without the addition of quasicrystals) were only 52.7%. The obtained results encourage further research to optimize the conditions of the proposed method and to investigate its applicability to other types of dyes and pollutants.

2

X-ray diffraction studies of rapid cooled Al-V and Al-Fe-V alloys

Shved O., Mudry S., Girzhon V., Smolyakov O.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2019

|

Vol. 96, nr 1

5--11

EN

Purpose: of this paper is to deep and more complete knowledge about the features of phase and structure formation in Al-based alloys with transition metals (TM) Fe and V at rapid cooling from melt. It is known, that nonequilibrium synthesis conditions of such alloys lead to quasicrystalline, amorphous or metastable phases formation, which can significantly improve the physical-chemical properties and first of all the mechanical ones. But understanding of compositional dependences of structure features at formation under nonequilibrium conditions and the correlation of these dependences with physical properties of alloys is far to be clear. Design/methodology/approach: Structure of Al-enriched Al-V, Al-V-Fe rapid cooled alloys was studied by X-ray diffraction method. In order to estimate the influence of structural state of alloy on the mechanical properties the integral microhardness was studied by Vickers method. Findings: Two quasicrystalline icosaedral phases with different cell parameters are revealed in ternary alloys Al100-3xV2xFex (x=2-4). Increasing of transition metal content promotes the formation of phase with higher quasicell parameter embedded in amorphous matrix. With increasing of the transition elements total content from 6 up to 12 at. % the microhardness of alloys increased gradually from 867 to 3050 MPa. Research limitations/implications: Research of nonequilibrium alloys revealed crystalline structure of Al-V alloys and quasicrystalline embedded in amorphous matrix of Al-Fe-V ternary alloys. Obtained results suppose that further structure and physical properties studies of Al-Fe-V alloys will allows to find the conditions to control the producing of materials with desired properties. Practical implications: Using of rapid cooling method for synthesis of Al-enriched Al-Fe-V alloys give an opportunity to produce alloys with significantly improved mechanical properties. Originality/value: Nonequilibrium conditions of cooling allow significantly changes the structure and properties.

3

Mechaniczne i strukturalne aspekty szybkiej krystalizacji wybranych stopów aluminium

Błaż L., Kula A.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2018

|

T. 29, nr 1

33--64

PL

W przeglądowej formie przedstawiono wyniki dotychczasowych badań szybkokrystalizowanych stopów aluminium, które wykonano w latach 1999–2016 w ramach współpracy naukowo-badawczej Wydziału Metali Nieżelaznych AGH i Nihon University w Tokio. Zastosowanie rozpylania ciekłego stopu na powierzchnię intensywnie chłodzonego walca miedzianego pozwoliło uzyskać cienkie płatki metaliczne, które następnie konsolidowano mechanicznie w procesie prasowania, odgazowania próżniowego i wyciskania. Badano materiały zawierające dodatki stopowe takie, jak Si, Mn, Fe, Ni, Co oraz typowy skład dla wybranych stopów serii 7000 (Mezo10 i Mezo20). Wyróżniono trzy grupy materiałów różniących się trwałością efektu rozdrobnienia składników strukturalnych po szybkiej rekrystalizacji. W warunkach wyżarzania w podwyższonej temperaturze najbardziej stabilne wydzielenia (Si) stwierdzono w stopach RS Al-Si. Stopy RS zawierające metale przejściowe takie, jak Fe, Ni, Mn, Co charakteryzują się umiarkowanie stabilną morfologią wydzieleń, które ulegają bardzo powolnej koagulacji w wysokiej temperaturze, lecz nie osiągają rozmiarów typowych dla materiałów wytwarzanych w technologiach przemysłowych. Stwierdzono, że szybka krystalizacja wymienionych stopów znacząco zwiększa nie tylko własności wytrzymałościowe, ale również plastyczność powyższych stopów. Do trzeciej grupy szybko-krystalizowanych materiałów należą wyroby ze stopów serii 2000, 6000, 7000, które w technologiach przemysłowych poddaje się umocnieniu w procesie starzenia. Pokazano przy-kłady badań strukturalnych i mechanicznych stopów Mezo10 i Mezo20 (seria 7000). Materiały RS wykonane z tych stopów charakteryzują się obecnością wydzieleń o wymiarach 0,5–1,5 µm zawierających podstawowe dodatki stopowe Zn, Mg, Mn. Obecność tych wydzieleń wynika z procesu szybkiej krystalizacji, który nadaje cechy struktury odmienne od przewidywanych zgodnie z wykresem równowagi termodynamicznej.

EN

This review presents the results of studies on rapidly-solidified (RS) aluminum alloys that have been performed during the years 1999-2016 as part of scientific and research cooperation program between the Faculty of Non-ferrous Metals at AGH and Nihon University in Tokyo. The application of liquid alloy spraying onto the intensively cooled and rotating copper cylinder made it possible to obtain thin metallic flakes, which were then consolidated mechanically in the process of pressing, vacuum degasification and extrusion. Materials containing alloying elements such as Si, Mn, Fe, Ni, Co, and selected AA7000series alloys (Mezo10 and Mezo20) were studied. Three groups of materials were distinguished, differing in the persistence of the refinement effect on structural components following rapid recrystallization. Under annealing conditions at elevated temperature, the most stable precipitates (Si) were observed in RS Al-Si alloys. RS alloys containing transitional metals such as Fe, Ni, Mn and Co are characterized by a moderately stable morphology of precipitates, which undergo very slow coarsening at high temperature but do not reach the sizes typical for materials manufactured by industrial technologies. It was found that rapid crystallization of the aforementioned alloys significantly in-creases not only their strength properties but also their plasticity. The third group of rapidly-solidified materials include products made of 2000-, 6000- and 7000-series alloys, which are usually hardened by means of aging process in industrial technologies. Examples of structural and mechanical tests conducted on the Mezo10 and Mezo20 (7000-serie alloys) are shown. RS materials made from these alloys are characterized by the presence of precipitates with sizes of 0.5-1.5 µm, containing basic alloying elements, i.e. Zn, Mg, Mn. The presence of these precipitates arises from the rapid crystallization process, which bestows structural features different from those expected according to the thermo-dynamic equilibrium (phase) diagram.

4

Czochralski Growth of Decagonal AlCoNi Quasicrystals from Al-rich Solution

Meisterernst G., Bauer B., Giller P.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

107--112

EN

Czochralski growth of cm size decagonal AlCoNi single crystals from Al-rich high-temperature solutions is described using native seeds oriented parallel to all symmetrically different crystal directions. Morphological observations allow first hints with respect to anisotropic growth rates. But only classical detachment experiments according to the original idea of Jan Czochralski reveal quantitative results of kinetically limited growth rates. Geometric conditions of wetted plane interfaces as well as aspects of constitutional supercooling affect the detachment experiments. Thus, in only one specific orientation of the decagonal quasicrystal quantitative data for the maximum growth rate could be obtained.

5

Microstructure and properties of AlMnFeCu and AlMnFeSi melt spun ribbons strengthened with quasicrystalline particles

Stan K., Lityńska-Dobrzyńska L., Dutkiewicz J., Góral A., Wierzbicka-Miernik A., Wojewoda-Budka J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

378--381

EN

The aim of this work was to investigate effect of alloying elements, silicon and copper, on structure and properties of aluminium alloys strengthened with quasicrystalline particles. Melts spun ribbons based on aluminium, manganese and iron with addition of copper and silicon were prepared by melt spinning method with linear velocity 30 m/s of copper wheel. Both structure and properties of obtained alloys were studied, including microhardness and thermal stability. The latter is especially important since quasicrystals formed during rapid solidiﬁcation are metastable and undergo transformation to crystalline phases after annealing at higher temperature range causing deterioration of alloy mechanical properties. Results were compared with values obtained for ternary alloy. The microstructures obtained for both type of ribbons were inhomogeneous on their crosssection and varied depending on cooling rates within different zones of fonned ribbons. At the wheel side most frequently ﬁne structure was observed. The studied ribbons contained mainly two phases - quasicrys- talline particles and aluminium solid solution as matrix. Quasicrystals present in both obtained ribbons had various shapes from spherical particles, through dendrites to lamellar eutectic of different size. Results of chemical analysis ofphases present in the samples indicated that introduced alloying elements were distributed in quasicrystalline phase, as well as, in the matrix. It was concluded that these additions, Si and Cu, do not show any improvement in thermal stability of investigated melt spun ribbons or microhardness values which were lower than values obtained for ternary composition. This decrease can be connected with presence of intermetallic phases which were identiﬁed in both alloys using XRD and TEM. However, presence of additions in alloys matrix can be beneﬁcial during thermal treatment leading to the precipitation hardening.

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu dodatków stopowych, krzemu i miedzi, na strukturę i własności stopów aluminium umacnianych cząstkami kwazikrystalicznymi. Szybkochłodzone taśmy na bazie aluminium, manganu i żelaza z dodatkiem miedzi i krzemu wytworzono za pomocą metody odlewania z fazy ciekłej na wirujący walec przy szybkości liniowej obracającego się walca 30 m/s. Zbadano strukturę i własności otrzymanych taśm, W tym mikrotwardość oraz stabilność termiczną i porównano ze stopem trójskładnikowym. Stabilność powstałych faz jest szczególnie ważna ze względu na to, że kwazikryształy otrzymane za pomocą szybkiego krzepnięcia są strukturami metastabilnymi i ulegają przemianie w fazy krystaliczne podczas wygrzewania w podwyższonej temperaturze, powodując tym samym pogorszenie własności mechanicznych stopu. Mikrostruktura obu taśm była niejednorodna na przekroju i zależała od stopnia przechłodzenia w danej streﬁe. Od strony walca zwykle obserwowano strukturę rozdrobnioną. Badane taśmy zawierały głównie dwie fazy - kwazikryształy oraz roztwór stały aluminium. Kwazikryształy obecne w wytworzonych taśmach w obu przypadkach występowały zarówno w postaci kulistych cząstek i dendrytów, jak również eutektyki płytkowej o różnej wielkości. Wyniki analizy składu chemicznego faz obecnych w taśmach wykazały, że wprowadzone dodatki są rozłożone zarówno w fazie kwazikrystalicznej, jak i w osnowie. Stwierdzono, że zastosowane dodatki (Si oraz Cu) nie wpłynęły korzystnie na stabilność terrniczną stopów ani na otrzymane wartości mikrotwardości, które były mniejsze od otrzymanych dla stopu trójskładnikowego. Za spadek mikrotwardości może odpowiadać pojawienie się dodatkowych faz międzymetalicznych, których obecność potwierdzono za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej oraz transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Obecność zastosowanych dodatków w osnowie może mieć jednak znaczenie podczas obróbki cieplnej stopów i prowadzić do ich umocnienia przez dodatkowe wydzielenia.

6

Effect of alloying elements on microstructure and properties of Al-Mn-Fe ribbon

Stan K., Lityńska-Dobrzyńska L., Ochin P., Wierzbicka-Miernik A., Wojewoda-Budka J., Góral A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

341--346

EN

Influence of Ti, V, Cr, Zr, and Mo additions on microstructure and mechanical properties of the Al91Mn7Fe2 quasicrystalline alloy produced by the melt spinning technique has been studied. It was found that the microstructure of obtained all ribbons was similar and consists of spherical or dendritic icosahedral quasicrystalline particles embedded in an aluminium matrix coexisting with small fraction of intermetallic phase. Comporing DSC curves obtained for each sample it was observed that the alloy with Mo addition exhibits the best thermal stability among prepared alloys. Addition of molybdenum caused a significant shift of the main exothermic peak corresponding to temperature of quasicrystalline phase decomposition from 450ºC for ternary alloy to about 550ºC for quaternary composition. Microhardness measured for all prepared alloys were similar with the mean value of about 200 HV only alloy with Zr addition exhibited higher microhardness of about 270 HV caused by strengthening effect of Zr localized in the grains of aluminium matrix.

PL

W niniejszej pracy badano wpływ dodatków stopowych: Ti, V, Cr, Zr i Mo na mikrostrukturę oraz własności mechaniczne kwazikrystalicznego stopu Al91Mn7Fe2 przygotowanego metoda odlewania na wirujący walec (melt spinning). Uzyskane wyniki pokazały, ze mikrostruktura wszystkich otrzymanych taśm była zbliżona i zawierała sferyczne lub dendrytyczne cząstki kwazikrystaliczne umieszczone w osnowie aluminiowej wraz z niewielka ilością fazy międzymetalicznej. Porównując krzywe DSC dla każdej z próbek zaobserwowano, ze stop z dodatkiem molibdenu wykazuje najlepsza stabilność termiczna posród odlanych stopów. Dodatek tego pierwiastka spowodował znaczące przesuniecie głównego piku egzotermicznego związanego z rozpadem fazy kwazikrystalicznej o około 100ºC, to jest od temperatury 450ºC dla stopu trójskładnikowego do temperatury 550ºC dla stopu czteroskładnikowego. Wartości mikrotwardości zmierzone dla każdego ze stopów były zbliżone a ich średnia wartość wynosiła 200 HV. Wyjątek stanowił stop z dodatkiem Zr dla którego średnia wartość mikrotwardości wynosiła 270 HV ze względu na efekt umacniający, związany z obecnością cyrkonu w ziarnach osnowy.

7

Charakterystyka mikrostruktury kwazikrystalicznej fazy ikosaedrycznej w stopie Al65 Cu 23 Fe 12

Moskalewicz T., Dubiel B., Radziszewska A., Kąc S., Czyrska-Filemonowicz A.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 6

1385-1392

PL

W pracy wykonano charakterystykę mikrostruktury stopu Al65Cu23Fe12 po przetapianiu oraz po wyżarzaniu w temperaturze 800°C przez 2 godziny, ze szczególnym uwzględnieniem mikrostruktury ikosaedrycznej fazy kwazikrystalicznej w. Szczegółowe badania mikrostruktury i składu chemicznego stopu, przeprowadzone za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej oraz skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej umożliwiły identyfikację faz występujących w stopie. Stwierdzono, że stop w stanie dostawy zbudowany jest z kilku faz: ikosaedrycznej fazy kwazikrystalicznej w-Al65Cu20Fe15 oraz faz krystalicznych T-AlCu(Fe) lub/i B-AlFe(Cu), AlCu, Y-Al4Cu9 i N1-Al35,472Cu47,792. Możliwe jest także występowanie fazy OAl2Cu i Al5,4Fe2. Wyżarzanie stopu spowodowało zmianę kształtu ziaren z iglastych na równoosiowe oraz rozpuszczenie się niektórych faz. W strukturze wyżarzonego stopu występowała głownie kwazikrystaliczna faza ikosaedryczna w. Na granicach ziaren fazy w obserwowano krystaliczną fazę TAlCu(Fe) oraz fazę AlCu. Sporadycznie stwierdzono również występowanie pojedynczych ziaren fazy O-Al2Cu. Wyznaczono stałą sieci kwazikrystalicznej dla fazy ikosaedrycznej aR = 0,46 nm. Wykonano pomiary nanotwardości i modułu Younga fazy kwazikrystalicznej. Nanotwardość fazy w wyniosła 6,6=0,4 GPa, zaś moduł Younga 143,7=11 GPa.

EN

Microstructure and chemical composition of baseline and annealed Al65Cu23Fe12 alloy, were characterized by means of X-ray diffractometry as well as scanning and transmission electron microscopy. The following phases were found in the baseline alloy: icosahedral quasicrystalline w-Al65Cu20Fe15 phase and crystalline t-AlCu(Fe) or/and B-AlFe(Cu), y-Al4Cu9 and n1-Al35.472Cu47.792 phases (Fig. 2÷4). The presence of the O-Al2Cu and Al5.4Fe2 phase might be also possible. After annealing, the morphology of grains changed from needle-like to equiaxed and some phases were dissolved (Fig. 5). The microstructure of alloy annealed at 800°C for 2 hours consisted mainly of quasicrystalline icosahedral w phase (Fig. 6÷8). Crystalline t-AlCu(Fe) and AlCu phases were observed on the grain boundaries of the w phase. Sporadically, separate grains of O-Al2Cu were also found (Fig. 7). Quasilattice constant of the quasicrystalline icosahedral ? phase was calculated as aR = 0.46 nm. The nanohardness and Youngs modulus of the quasicrystalline icosahedral w phase was measured as 6.6=0.4 GPa and 143.7=11 GPa, respectively.