Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modeling of dynamics of big size ZnGeP2 crystal growth by vertical Bridgman technique

Philippov M., Babushkin Y., Efimov S., Zamyatin S., Rudnicki V., Trofimov A., Gribenyukov A.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2018

|

Vol. 66, nr 3

283--290

EN

The results of a modelling of big size single crystal ZnGeP2 growth dynamics in the multi-zone thermal installation based on the vertical variant of the Bridgman technique are given. Trustworthiness of the results modeling is achieved by means of creation of the mathematical model taking into account the particularities of the installation as well as the changes in installation work volume during crystallization. Temperature field changes during crystal growth by numerical technique were examined. It is demonstrated that growth container moving has a significant impact on temperature field in work volume and crystallization isotherm local position. Thus, the actual crystal growth rate differs from the nominal velocity of growth container moving. The data received as a result of modelling should be taken into account in new equipment designing, crystallization process control system development and crystal growth experiments planning.

2

Wpływ korekcji Bridgmana na wyniki symulacji MES próby rozciągania

Flis L.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

3604--3611

PL

Próbka z materiału sprężystego poddana rozciąganiu osiowemu ulega odkształceniom, a także deformacji w postaci występującego przewężenia (szyjki). Od momentu powstawania „szyjki” obowiązuje już nie osiowy ale trójosiowy stan naprężenia, a co za tym idzie wymagana jest korekcja krzywej rozciągania jeśli cały wykres z próby rozciągania ma reprezentować jednoosiowy stan naprężenia. W obliczeniach numerycznych jako dane materiałowe podaje się przebieg krzywej rozciągania w zakresie plastycznym. Część sprężystą określa moduł Young’a. Wykres rozciągania w symulacjach komputerowych musi być krzywą rzeczywistą. W momencie pojawienia się odkształceń plastycznych do obliczeń powinna być wprowadzana skorygowana rzeczywista krzywa rozciągania zwłaszcza jeśli symulacje numeryczne realizuje się powyżej granicy wytrzymałości materiału do zniszczenia włącznie. W artykule sprawdzono jaki wpływ na wyniki symulacji ma wprowadzenie do obliczeń skorygowanej krzywej rozciągania metodą Bridgmana a jakie wyniki uzyskuje się, gdy jej nie ma na przykładzie symulacji rozciągania próbki stalowej.

EN

A sample of the elastic material is subjected to an axial tensile deformation, and the deformation occurring in the form of constrictions (the neck). Since the formation of "neck" is already not axial but triaxial stress state, and hence a correction is necessary if the stress-strain curve of the tensile test graph to represent uniaxial stress state. In the numerical calculations as material data given curve in terms of plastic stretching. Chart stretching in computer simulations must be the actual curve. At the time of the appearance of plastic deformation in the calculations should be placed on the adjusted actual curve stretching especially if numerical simulations carried out above the material strength to destroy inclusive. The article tested the effect on the results of the simulation are introduced into the calculation of the adjusted curve and the Bridgman method of stretching which is achieved if there is no tension on the example of the simulation of the steel sample.

3

Rozkład wartości temperatury w monokrystalicznym odlewie z nadstopu niklu CMSX-4 wytwarzanym metodą Bridgmana

Szeliga Dariusz, Kubiak Krzysztof, Suchy Józef Szczepan, Jarczyk Georg, Sieniawski Jan

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 1

7--12

PL

W pracy przedstawiono analizę wyników pomiarów i symulacji numerycznej rozkładu wartości temperatury W monokiystalicznym odlewie pręta z nadstopu niklu CMSX-4 wytwarzanego metodą Bridgmana. Opracowano model geometryczny zestawu modelowego i przestrzennego otoczenia formy ceramicznej oraz przyjęto warunki brzegowe. Ustalono wpływ kształtu modelu geometrycznego i zadanych warunków brzegowych na wyniki symulacji numerycznej procesu krystalizacji monokrystalicznego odlewu w danych warunkach technologicznych. Wykonano symulację numeryczną procesu krystalizacji kierunkowej oraz ustalono rozkład wartości temperatury w odlewie, formie ceramicznej, płycie izolacji cieplnej oraz przegrodzie cieplnej z zastosowaniem programu ProCAST. Określono wpływ wartości współczynników: wymiany ciepła na styku dwóch materiałów, emisyjności formy ceramicznej, a także właściwości cieplnych i fizycznych stopu CMSX-4 na rozkład wartości temperatury w odlewie. Przeprowadzono weryfikację doświadczalną przyjętych warunków brzegowych i wartości współczynników cieplnych i fizycznych materiałów odlewu i formy ceramicznej. Stwierdzono, że największy wpływ na prognozowany rozkład wartości temperatury w odlewie mają wartości współczynnika wymiany ciepła na styku powierzchni odlewu i formy ceramicznej oraz współczynniki cieplne i fizyczne materiału odlewu i formy.

EN

The authors conducted analysis of the measurement results and performed a numerical simulation of the temperature distribution in a single crystal cast rod made of the CMSX-4 nickel superalloy, which was manufactured by the Bridgman method. The geometric model of the model set and of the ceramic shell mold surrounding it were developed (Fig. 3) and the boundary conditions were selected (Fig. 4+6) (Tab. 1, 2). The infiuence of the shape of the geometric model and the boundary conditions on the numerical simulation results of the solidification process of a single crystal cast under given technological conditions was determined. The numerical simulation of the directional solidification process was performed and the temperature distribution in the cast, the ceramic shell mold, the thermal insulating plate and the thermal baffie was determined using the ProCAST program (Fig. 11). The infiuence of the emissivity coefficient of the ceramic shell mold, the heat transfer coefficient on the contact surface of the two materials as well as the infiuence of the thermal and physical properties of the CMSX-4 superalloy on the temperature distribution in the cast were determined (Fig. 7+10). The authors conducted experimental verification of the selected boundary conditions as well as the thermal and physical coefficients values for the cast material and the material of the ceramic shell mold. It has been proved that the value of the heat transfer coefficient on the contact surface of the cast and the ceramic shell mold as well as the thermal and physical coefficients values have the greatest infiuence on the temperature distribution in the cast.

4

Porowatość i wytrzymałość form ceramicznych wykorzystywanych w procesie odlewania precyzyjnego metodą Bridgmana

Matysiak H., Ferenc J., Michalski J., Lipiński Z., Jakubowicz G., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 1

17-21

PL

Praca dotyczy badań właściwości wytrzymałościowych i porowatości dwóch rodzajów form ceramicznych stosowanych w procesie odlewania precyzyjnego łopatek turbin silników odlewniczych metodą Bridgmana (opartych na tlenku glinu i mulicie). Wyznaczono objętość względną porów, %, rozkład wielkości porów i średnią średnicę porów, ?m, gęstość materiału formy, g/cm3, wytrzymałość na zginanie, MPa, oraz moduł Younga, MPa, i moduł Weibulla. Badaniom poddano formy ceramiczne w trzech stanach: po usunięciu wosku (w stanie "surowym", T = 25°C) oraz po obróbce cieplnej w temperaturze 700°C i 1500°C.

EN

The study of porosity and strength of two types of ceramic shells: (a) based on alumina and (b) on mullit was carried out. Weibull distribution was used to describe the statistical strength of the ceramic shells for Bridgman investment casting process. The porosity and average pore diameter were measured. Shells were tested: at green state, after burn-out at 700°C and after firing at 1500°C. It has been found that data obtained from the porosity examinations are in good agreement with strength results (average bending strength and Young modulus).

5

Microstructural evaluation of CMSX-4 superalloy single crystal castings of various geometry

Szular A., Onyszko A., Motyka M.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

618-621

EN

The effect of single crystal growth rate and casting geometry on CMSX-4 nickel base superalloy microstructure was determined in the paper. Single crystal castings in the form of round rods and turbine blades for aircraft engine were produced in directional crystallization process (by Bridgman method) at withdrawal rate (vw) of 4 and 5 mm/min. Metallographic examination and quantitative evaluation of dendritic microstructure in obtained castings were carried out.

PL

W pracy podjęto próbę określenia wpływu prędkości monokrystalizacji i geometrii odlewów na mikrostrukturę nadstopu niklu CMSX-4. Odlewy monokrystaliczne w formie okrągłego pręta i łopatki turbiny silnika lotniczego otrzymano w procesie krystalizacji kierunkowej (metodą Bridgmana) z prędkością wyciągania vw = 4 i 5 mm/min. Przeprowadzono badania metalograficzne oraz ilościową ocenę mikrostruktury dendrytycznej otrzymanych odlewow.

6

Influence of manufacture conditions on the properties of CMSX-4 single crystal castings

Kubiak K., Onyszko A., Sieniawski J., Bogdanowicz W., Nowotnik A.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

622-624

EN

The paper is an attempt to determine the influence of manufacture conditions on the properties of CMSX-4 second generation single crystal superalloy castings. Single crystal rods with diameter of 12 mm and length 200 mm were casted by the vertical Bridgeman method in ALD Vacuum Technologies furnace. Pulling rates, typical for CMSX-4 nickel superalloy, were used: 4 mm/min and 5 mm/min. Using X-ray crystal topography study, distorted image of the arrangement of damaged single crystal areas was recorded. Tensile tests were carried out on the samples from the casts at temperature: 700, 750, 800, 850 and 900°C to determine their mechanical properties (R m , R e, Z, A). To evaluate the creep resistance a creep test at the temperature of 982°C with stress of 248 MPa was performed (alloy in as-cast condition and after heat treatment). In the case of single crystal rods a modification of the pulling rate from 4 mm/min to 5 mm/min does not noticeably change their structural perfection. The results of X-ray topography allow to conclude that structural perfection of rods does not depend on the distance from the selector, i.e. there was not change along the direction of their crystallisation. It has been found that with increasing pulling rate the nature of distribution along the axis of growth of the angle of [001] direction deviation from the axis of single crystal blades growth was changing.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu warunków wytwarzania na właściwości prętów monokrystalicznych wykonanych z nadstopu niklu drugiej generacji - CMSX-4. W badaniach stosowano monokryształy o kształcie walcowym o średnicy 12 mm i długości 200 mm uzyskane metodą Bridgmana w piecu próżniowym ALD Vacuum Technologies, przy prędkości wyciągania 4 i 5 mm/min. Wykonano badania rozkładu orientacji krystalicznej metodami topografii rentgenowskiej monokryształów. Właściwości mechaniczne wyznaczono w próbie statycznej rozciągania w temperaturze 20, 700, 750, 800, 850 i 900°C oraz pełzania w temperaturze 982°C przy naprężeniu 248 MPa (w stanie lanym oraz po umacnianiu wydzieleniowym). Ustalono, że zmiana prędkości wyciągania kryształów z 4 na 5 mm/min nie wpływa istotnie na doskonałość strukturalną odlewów monokrystalicznych Zdefektowanie strukturalne badanych prętów określone na podstawie topogramów rentgenowskich nie zależy od odległości od selektora (wzdłuż osi pręta). Stwierdzono, że rozkład zmian orientacji krystalicznej jest jednakowy na całej długości prętów.

7

Charakterystyka i kontrola właściwości technologicznych mieszanek ceramicznych do wytworzenia form odlewniczych do odlewania precyzyjnego części turbin lotniczych metodą Bridgmana

Matysiak H., Ferenc J., Lipiński Z., Grabarz K., Michalski J., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

Vol. 30, nr 4

239-244

PL

W pracy w sposób syntetyczny przedstawiono metodykę doboru materiałów ceramicznych do produkcji form do odlewania precyzyjnego łopatek turbin lotniczych metodą Bridgmana. Przedstawiono wyniki badań właściwości fizykochemicznych wybranych składników mieszanek formierskich (tab. 1÷4, rys. 3÷4). Dodatkowo przeprowadzono badania potencjału zeta (rys. 6÷7) proszków formierskich w zawiesinie, co pozwoliło określić ich skłonność do aglomeryzacji. Przedstawiono wybrane parametry technologiczne mieszanek ceramicznych (tab. 5). Wykazano, że istnieją zależności między parametrami mieszanek a dodatkiem wody bądź spoiwa (tab. 5÷7). Na tej podstawie zoptymalizowano skład mieszanek formierskich w stanie stabilnym i sposób ich kontroli. Przeprowadzono także pomiary kinetyki schnięcia form ceramicznych. Na podstawie badań prądowych i temperaturowych określono czasy schnięcia poszczególnych warstw form zbudowanych z opracowanych mieszanek ceramicznych (tab. 8, rys. 8), co pozwoliło na zoptmalizowanie czasu schnięcia formy w praktyce przemysłowej.

EN

The paper presents methodology for choosing ceramic materials for investment casting process of producing turbine blades via Bridgman method. The results from physico-chemical study on chosen ceramic materials (Tab. 1÷4, Fig. 3÷4) used in the production as well as results from zeta-potential analysis of the materials were presented (Fig. 6÷7). Chojen technological parameters of ceramic slurries were reviewed (Tab. 5). The relationship between slurry parameters and addition of water or binder was identified (Tab. 5÷7). With regard to the relationship, chemical composition of slurries was proposed and a method for controlling stability of the slurry was suggested. Additionally, study on ceramic shell's drying kinetic was carried out. On the basis of electric and thermal experiments, the time required for drying each layer of the ceramic shell was estimated (Tab. 8, Fig. 8), which enabled the researchers to optimize drying times for ceramic shells in the production scale.

8

Growth and microstructure of self-organized CoSi2Si in situ eutectic composite

Szostek K., Grudziel W., Wokulski Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 3

895-900

EN

The aim of the study was to determine the type of the CoSi2-Si eutectic in situ composite raicrostructure in function of the growth ratę value. Ali growth processes were carried out using a directional crystallization techniąue with the Bridgman method at the constant value of the temperaturę gradient eąuals 170K/cm. The influence of the growth ratę on eutectic microstructure was examined. The rangę of applied growth rates was (20 500)µm/min. The prepared samples were investigated using light microscopy (OPTON interference microscope, Nikon alphaphot 2) and scanning electron microscopy (SEM). Phase composition analysis was carried out using PHILIPS PW 1130 diffractometer. It was ascertained that an application of growth rates of 100 µm/min or lower allows to receive the continuous lamellar character of the CoSi2-Si in situ composite microstructure. For growth rates from the rangę of (100 500)µm/min microstructure of the CoSii-Si in situ composite takes broken-lamellar form in parallel sections and at the 500µm/min value of growth ratę the transition of oriented microstructure type into irregular is observed.

PL

Celem badań była charakterystyka mikrostruktury kompozytu eutektycznego CoSi2-Si in situ w funkcji prędkości wzrostu. Wszystkie procesy wzrostu przeprowadzone zostały przy użyciu techniki kierunkowej krystalizacji z wykorzystaniem metody Bridgmana przy stałej wartości gradientu temperatury, wynoszącej 170K/cm. Badano wpływ prędkości wzrostu na mikrostrukturę otrzymywanej eutektyki. Zakres stosowanych prędkości wzrostu mieścił się w przedziale (20-500)µm/min. Przygotowane próbki badano przy użyciu mikroskopii świetlnej (mikroskop interferencyjny OPTON, Nikon Alphaphot 2) i elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM). Analiza składu fazowego została przeprowadzona przy pomocy dyfraktometru polikrystalicznego PHILIPS PW 1130. Wykazano, iż zastosowanie prędkości wzrostu równych lOOum/min, bądź niższych, pozwala otrzymać mikrostrukturę kompozytu CoSi2-Si o charakterze płytkowym. Dla prędkości wzrostu z przedziału (100 500)µm/min mikrostruktura sprzężonych faz CoSi2/Si na przekroju wzdłużnym wykazuje liczne nieciągłości, natomiast przy prędkości 500 µm/min obserwuje się przejście zorientowanej mikrostruktury w nieregularną.