Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Advanced studies and developments of the E.O. Paton electric welding institute in welding and allied technologies

Paton Boris E.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2019

|

Vol. 63, No. 1

7--18

PL

Omówiono szereg nowych rozwiązań Instytutu Spawania Elektrycznego, które zostały opracowane w ciągu ostatnich lat, w tym technologie i urządzenia do spawania z zastosowaniem wysokoskoncentrowanych źródeł energii – plazmowego, laserowego oraz wiązki elektronów. Opracowano technologie spawania: rur, tytanu o dużej grubości, stopów aluminiowo-litowych i stali o podwyższonej wytrzymałości, a także technologie parowo-gazowe służące do produkcji nanostrukturalnych materiałów do łączenia materiałów kompozytowych oraz międzymetalicznych. Opracowano również technologie i urządzenia do spawania i cięcia pod wodą, nowe narzędzia do spawania wiązką elektronów w otwartej przestrzeni kosmicznej. W celu zwiększenia trwałości i niezawodności spoin zaproponowano wykorzystanie po spawaniu obróbki z zastosowaniem impulsów prądu elektrycznego o dużej gęstości oraz przekuwanie mechaniczne o wysokiej częstotliwości. W zakresie badań nieniszczących opracowano urządzenia numeryczne na bazie przetworników mikroprocesorowych, a dla wyrobów o skomplikowanym kształcie – robot przemysłowy wyposażony w układ śledzenia. Opracowano nowy sposób hodowania monokryształów metali trudnotopliwych. Opisano nowe urządzenia i narzędzia do zgrzewania tkanek żywych.

EN

The article presents a number of recent solutions developed at the E.O. Paton Electric Welding Institute including technologies and equipment for welding performed using highly-concentrated power sources such as plasma, laser and the electron beam. The above-named technologies were developed in order to weld pipes, thick titanium, aluminium–lithium alloys and high-strength steels. The solutions presented in the article also include vapour-phase technologies used in the production of nanostructured materials enabling the joining of composite materials and intermetallics. The article also discusses newly developed technologies and equipment used in underwater welding and cutting as well as a new electron beam tool for welding in outer space. In addition, the article suggests the application of postweld treatment based on high-density electric impulses and high-frequency mechanical peening in order to increase the service life and reliability of welds. In addition, the article presents the use of digital equipment based on high-sensitive solid-body converters used in non-destructive tests of welded joints as well as the application of industrial robots provided with a technical vision system in relation to products characterised by complex geometry. The article also presents a new method enabling the growing of single crystals of refractory metals and new equipment enabling the welding of live tissues.

2

Numerical Simulation of Directional Solidification Process of Single Crystal Ni- Based Superalloy Casting

Szeliga D., Kubiak K., Sieniawski J.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 2

111--118

EN

The analysis of influence of mould withdrawal rate on the solidification process of CMSX-4 single crystal castings produced by Bridgman method was presented in this paper. The predicted values of temperature gradient, solidification and cooling rate, were determined at the longitudinal section of casting blade withdrawn at rate from 1 to 6mm/min using ProCAST software. It was found that the increase of withdrawal rate of ceramic mould results in the decrease of temperature gradient and the growth of cooling rate, along blade height. Based on results of solidification parameter G/R (temperature gradient/solidification rate), maximum withdrawal rate of ceramic mould (3.5 mm/min), which ensures lower susceptibility to formation process of new grain defects in single crystal, was established. It was proved that these defects can be formed in the bottom part of casting at withdrawal rate of 4 mm/min. The increase of withdrawal rate to 5 and 6 mm/min results in additional growth of susceptibility of defects formation along the whole height of airfoil.

3

Wspomnienie o Edwardzie Maliszewskim

Czachor A., Bednarski S.

Postępy Fizyki

|

2016

|

T. 67, z. 3

149

PL

Po długotrwałej chorobie 26 grudnia 2015 roku zmarł w Otwocku emerytowany docent Instytutu Energii Atomowej w Świerku, doktor habilitowany Edward Maliszewski, współtwórca polskiej szkoły neutronograficznych badań nad dynamiką wewnętrzną metali i ich stopów.

4

Metoda Czochralskiego

Pajączkowska A

Postępy Fizyki

|

2016

|

T. 67, z. 1-2

2--8

PL

Z okazji 100-lecia odkrycia metody wzrostu kryształów znanej dzisiaj jako „metoda Czochralskiego” przedstawiono krótki życiorys profesora dr Jana Czochralskiego z podkreśleniem jego tragicznej historii związanej z oskarżeniami. Dopiero w 2011 roku decyzją Senatu PW zostały one odwołane i staraniem wielu towarzystw naukowych i społeczności miasta Kcynii rok 2013 został uznany przez Sejm RP - Rokiem Jana Czochralskiego. Ostatecznie nastąpiło przywrócenie dobrego imienia Profesorowi i należne mu miejsce w społeczności akademickiej Politechniki Warszawskiej. W dalszej części są opisane zasady metody wzrostu kryształów opracowanej przez Jana Czochralskiego w 1916 roku i jej historyczny rozwój. Metoda ta polega, na swobodnym wzroście monokryształu, wyciąganego z cieczy w kierunku przeciwnym do sił grawitacji i jest stosowana do bardzo wielu pierwiastków, związków binarnych i wieloskładnikowych. Otrzymywane monokryształy są szeroko stosowane w technice użytkowej.

5

Krystalizowane/zestalane kierunkowo materiały przy wykorzystaniu metody mikrowyciągania w Laboratorium Materiałów Funkcjonalnych Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych

Wysmułek K., Sądecka K., Gajc M., Osewski P., Sar J., Turczyński S., Kłos A., Pawlak D. A.

Postępy Fizyki

|

2016

|

T. 67, z. 1-2

25--30

PL

Metody kierunkowej krystalizacji wykorzystywane są do wytwarzania materiałów o zaprojektowanych właściwościach. Metoda mikrowyciągania może być wykorzystywana do otrzymywania monokryształów i materiałów wielofazowych, w tym materiałów eutektycznych o ciekawych właściwościach elektromagnetycznych. Szczególnie interesujące są eutektyki tlenek-tlenek oraz metal-tlenek. Odpowiedni skład w połączeniu z wewnętrzną mikro- i nanostrukturą mogą pozwolić na uzyskanie materiału, który w sposób nietypowy oddziałuje z falą elektromagnetyczną. W niniejszej pracy przybliżone zostały badania prowadzone w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME) nad zastosowaniem materiałów eutektycznych i metalodielektrycznych nanokompozytów w optyce, optoelektronice, plazmonice, metamateriałach czy fotoelektrochemii.

6

Crack habits in metal/hydrogen interactive systems

Katz Y.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2015

|

Vol. 73, nr 2

144--150

EN

Purpose: In terms of structural integrity aspects, interactive insights into metal/hydrogen systems become self-explanatory. In fact, ample of local critical events are involved namely, from sub-critical slow crack growth up to a total delayed failure. Design/methodology/approach: Mainly, crack-tip vicinity characterization became essential from both, chemical and mechanical factors, as related to the complicated aspects of crack stability. Note that the interactive situation has been currently investigated, imposing as such new local conditions. In fact, the current study adopted a highly comprehensive methodology in view of fracture physics. Thus, the material selection included iron-based (Fe-3%Si) and zinc single crystals. For the sake of background only, polycrystalline austenitic stainless steels were also investigated regarding hydrogen interaction affecting mechanical properties. Hydrogen charging has been performed either by electrolytic cathodic charging or, by high temperature/pressure gaseous methods. Fracture mechanics methodology was mainly implemented by utilizing external or internal hydrogen interaction procedures. Experimentally, research activities have been conducted by novel techniques, such as ultra-high visualization techniques and by using basic plasticity information like crack-tip dislocation emission and structures. Findings: Enhanced crack extension was established and the slow subcritical crack extension was traced in physically well-defined crack systems. Fracture mode transitions occurred due to the deformation/environment interaction. For example, in iron-based single crystals the unique cleavage mode emphasized the embrittlement impact. The broadness of the current study enabled a more local fundamental approach aimed to understand the crack-path habits. Here, the role of the crack-tip shielding beside the crack arrest potentials have been considered. Research limitations/implications: The dominating micro-mechanisms of hydrogen-related fracture have been thoroughly reviewed in the literature. Despite the remarkable research efforts involving coupled theory and physical findings, critical experiments still remain the key issue in order to establish more of any basic general concepts. Clearly, the hydrogen/deformation interactions have many facets involving broad service implications. Practical implications: The issue of hydrogen embrittlement or the possible decrease of fracture resistance causing severe mechanical degradation requires special attention. Originality/value: The current investigation includes nano-mechanical probes on top of surface probe microscopy. This technique offered additional critical experiments aimed to resolve the scaling relationship. Moreover, the study assisted to reveal local/global insights related to the interaction conditions involved. One of the values to be mentioned resulted even from the subcritical crack path input. The crack path habits with hydrogen interaction served as critical information. In this context, crack path findings supported the assessment of the possible viable micro-mechanical interactive embrittlement models. Basically, the crack path and the crack-tip front varied with the different crack systems. The important role of plasticity in the cleavage mode formation has been substantiated. Alluded to the above implies that critical experiments might eventually provide the building blocks for modeling efforts that can truly simulate and anticipate embrittlement events. It is demonstrated that huge gaps in knowledge exist preventing appropriate bridging of scales. This has often led to controversy when addressing multiple affected microstructures. This multiplicity occurs due to numerous second phases and interfaces that can interact in various modes with aggressive environment affecting both localized flow and fracture. Only by breaking the microstructure down to its individual building blocks can the scale bridging be appropriately dealt with.

7

Nanosłupki ZnO o wysokiej jakości : technologia i zastosowania

Witkowski B. S., Wachnicki Ł., Gierałtowska S., Kaszewski J., Godlewski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 9

36-38

PL

Praca przedstawia nową metodę wzrostu nanosłupków ZnO z roztworu wodnego. Metoda pozwala na wzrost nanosłupków ZnO wysokiej jakości w bardzo krótkim czasie (1-3 minuty), przy czym jest tania (zarówno prekursory jak i aparatura) i nie wykorzystuje toksycznych materiałów. Wzrost odbywa się w zaledwie 50şC przy ciśnieniu atmosferycznym w roztworze wodnym ocatnu cynku. Podłoże użyte w procesie musi być pokryte nanostrukturami złota, które zarodkują wzrost (możliwe są jednak inne metody zarodkowania wzrostu, nie wymagające użycia złota). Metoda wykorzystuje wodę i octan cynku jako prekursory. Metoda charakteryzuje się dużą powtarzalnością, dzięki czemu może zostać potencjalnie wykorzystana w przemyśle do masowej produkcji matryc nanosłupków ZnO na różnych podłożach, m.in. do zastosowań w ogniwach fotowoltaicznych, fotorezystorach czy czujnikach substancji chemicznych.

EN

We present a new technology of the growth of ZnO nanorods from the water solution.The method allows for the growth of ZnO nanorods of a very high quality in a very short time (1-3 minutes). The method is inexpensive (both technology and precursors) and non-toxic. The growth is performer at 50şC under atmospheric pressure in a water solution. The substrate used in the growth process needs to be coated with gold nanodroplets, which nucleate the growth. Water and zinc acetate are used as a oxygen and zinc precursors. The method is reproducibleand can be succesfully used in the industry for mass production of ZnO nanorods matrices on different substrates, for example in photovoltaic cells, photoresistors or sensors.

8

The Portevin –Le Chatelier Effect and Acoustic Emission of Plastic Deformation CuZn30 Monocrystals

Ozgowicz W., Grzegorczyk B., Pawełek A., Piątkowski A., Ranachowski Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

183--188

EN

The paper presents the investigation of the relation between the acoustic emission (AE) and instability of plastic deformation type Portevin-Le Chatelier (PLC) of single-phase brass CuZn30 monocrystals with crystallographical orientation [13 9]. The monocrystals have been investigated applying the method of free compression at a constant strain rate and the temperature within the range from 200°C to 400°C, simultaneously recording PLC phenomenon by means of acoustic emission. During hot axial compression tests the correlation between work-hardening curves σ - ε, which display PLC effect and characteristic of acoustic emission signals has been found. Moreover, it was proved that in the range of the PLC effect, the acoustic signal is an impulse a character of cyclic repeatability, distinctly correlated qualitatively with the stress oscillations on the curves σ - ε. The analysis of the obtained results leads to the conclusion that in the tested monocrystals the effect PLC is probably controlled by complex processes similar to the phenomenon of dynamic strain ageing (DSA), which are described by diffusion models.

PL

Streszczenie W pracy badano zależność między emisją akustyczną (EA), a niestabilnością odkształcenia plastycznego typu Portevin Le Chatelier monokryształów jednofazowego mosiądzu CuZn30 o orientacji krystalograficznej [13 9]. Monokryształy poddano próbie swobodnego ściskania przy stałej prędkości odkształcenia w zakresie temperatury od 200°C do 400°C stosując jednocześnie pomiar emisji akustycznej. Określono zależność pomiędzy przebiegiem krzywych umocnienia σ - ε wykazujących efekt PLC. a charakterystyką sygnałów emisji akustycznej generowanych w badanej próbie ściskania jednoosiowego. Stwierdzono, że w zakresie występowania efektu PLC podczas próby ściskania, sygnał EA ma charakter impulsu cyklicznego, wyraźnie skorelowany jakościowo z oscylacjami naprężeń na krzywych σ - ε. Analiza uzyskanych wyników pozwala przypuszczać, że w badanych monokryształach efekt PLC jest kontrolowany prawdopodobnie przez złożone procesy podobne do zjawisk starzenia dynamicznego po zgniocie (DSA), które są opisane modelami dyfuzyjnymi.

9

Structure and properties of Zn-Ti0.2-Cu0.15 single crystal containing eutectic precipitates

Boczkal G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 4

1019--1022

EN

Some structure observations for the Zn-Ti0.2Cu0.15 single crystal obtained by the Bridgman method are presented. The structure contains (Zn) - phase with inclusions of Zn16Ti inter-metallic compound. The Zn16Ti intermetallic compound is localized within the eutectic precipitates. A morphology of the Zn16Ti compound varies according to the solidification condition imposed during the single crystal growth. The block, great size particles are a characteristic element for the alloy which composition is situated nearly the eutectic point in the phase diagram. These particles were not observed previously in the hypoeutectic Zn-Ti alloys. Mechanical properties of the obtained single crystals are also investigated. Critical resolved shear stress (CRSS) during deformation in a basal slip system (0001)<11-20>is determined. The changes of the CRSS for the Zn-Ti.0.2Cu0.15 single crystals within the range of temperatures from 200K to 370K are presented. The obtained data are compared with previously investigated results for the (Zn) single crystals containing lower (hypoeutectic) titanium addition.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań strukturalnych i mechanicznych monokryształów Zn-Ti0.2Cu0.15 otrzymanych metodą Bridgmana. Struktura badanego stopu składała się z monokrystalicznej osnowy - fazy (Zn) oraz cząstek fazy międzymetalicznej Zni6Ti. Cząstki fazy międzymetalicznej Zn16Ti zlokalizowane były wewnątrz eutektyki Morfologia fazy Znj6H ulegała zmianom w zależności od warunków krystalizacji zastosowanych podczas wzrostu monokryształów. Blokowe cząstki o dużych rozmiarach stanowiły charakteiystyczny element struktury stopu o składzie zbliżonym do punktu eutektycznego na diagramie fazowym, i nie były wcześniej obserwowane dla monokryształów podeutektycznych stopów Zn-Ti oraz Zn-Ti-Cu. Zbadano własności mechaniczne otrzymanych monokryształów. Wyznaczono krytyczne naprężenie ścinające (KNŚ) osiągane podczas deformacji próbek w systemie łatwego poślizgu (0001 )< 11 -20>. KNŚ kiyształów Zn-Ti0.2Cu0.15 wyznaczane w za- kresie temperatury od 200K do 370K osiągało wartości odpowiednio od 12 MPa do 6 MPa. Uzyskane wyniki porównano z rezultatami wcześniejszych badań na monokryształach (Zn) z podeutektyczną zawartością tytanu.

10

Second phase morphology in the Zn-Ti0.1-Cu0.1 single crystals obtained at different growth rates

Boczkal G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 2

479-484

EN

The influence of growth rate on a morphology, distribution and crystallographic relationship of the intermetallic phase Zn16Ti in Zn-Ti0.1-Cu0.1 single crystals were investigated. The crystals obtained at rates in range of from 1.8mm/h to 16mm/h were tested. In all cases a strong elongation of the Zn16Ti particles along the [11-20] direction is observed. Moreover, it is found that a lamellar phase existing in the crystals develop in range of the growth rate from 6 to 10 mm/h and grows in the f10-11gplanes. In the case of the growth rate of 16mm/h oval-shaped areas of α phase (solid solution of zinc and 0.1wt.% of copper with trace content of titanium) elongated along [10-10] direction and surrounded by needle shaped precipitations are formed in the structure.

PL

W pracy badano wpływ szybkości wzrostu monokryształów Zn-Ti0.1-Cu0.1 na morfologię, rozkład i zależności krystalograficzne fazy międzymetalicznej Zn16Ti. Do testów użyto kryształów wyhodowanych z prędkościami z zakresu od 1.8mm/h do 16mm/h. We wszystkich przypadkach zaobserwowano istnienie cząstek tylko jednej fazy Zn,sub>16Ti, wydłużonych na kierunku [11-20]. Ponadto stwierdzono, że przy szybkości wzrostu z zakresu 6 do 10mm/h, obserwowana faza międzymetaliczna ma postać płytkowa, preferująca płaszczyzny wzrostu f10-11g. W przypadku szybkości wzrostu 16mm/h zaobserwowano tworzenie się fazy iglastej, która otacza obszary czystej osnowy (roztwór stały cynku z dodatkiem 0.1% miedzi oraz niewielką zawartością tytanu) tworzące owale wydłużone na kierunku [10-10].

11

Metallographic aspects of deformed monocrystals of CuZn30 alloys

Grzegorczyk B., Ozgowicz W., Kalinowska-Ozgowicz E., Kowalski A., Pałka P.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2012

|

Vol. 54, nr 1

29-36

EN

Purpose: The aim of the paper is to present the technique of production and the analysis of the structures of CuZn30 monocrystals compressed at a temperature of 20°C up to 400°C at a strain rate of 10-5 sec-1 to 10-1 sec-1. Design/methodology/approach: The range of investigations comprised the production of monocrystals for tests, the determination of their crystallographic orientation, the deformation of selected monocrystals by compressing them within the temperature range from 20°C to 400°C at a strain rate of 10-5 sec-1 to 10-1 sec-1, as well as observations of the structures on an optical microscope. Findings: The analysis of the results of these investigations permitted to prove a considerable influence of the temperature, the strain rate and the crystallographic orientation on the metallographic effects of the work hardening of the CuZn30 alloy with the orientation [1 3 9 ]. Practical implications: In the microstructures of the investigated monocrystals typical effects of plastic deformation were observed in the form of parallel cruciform lines and slip zones with locally intensified densities in various ranges of the cross-section of the sample and bands of deflection with weakly visible slip lines in the original system. Originality/value: The analysed microstructures of compressed monocrystals prove that the main mechanism of plastic deformation is the slide. Of essential influence on the structure of plastically deformed monocrystals with the orientation [1 3 9 ] are both the temperature and the strain rate.

12

Mechanizm tworzenia się pasm ugięcia w monokryształach Ni2MnGa

Szczerba M. J., Szczerba M. S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2011

|

R. 56, nr 11

645-649

PL

W niniejszym artykule przedstawiono mechanizm tworzenia się pasm ugięcia w ściskanych monokryształach Ni2MnGa o orientacji środka trójkąta stereograficznego. Przeprowadzone testy mechaniczne wykazały, że obszar sprężysty charakterystyki naprężenie-odkształcenie tego materiału jest zakłócony gwałtownym pojawieniem się niestabilności mechanicznej wywołaną lokalizacją odkształcenia w formie pasma ugięcia. Niestabilność ta prowadzi do zniszczenia próbki, której mogą towarzyszyć pasma ugięcia drugiego rzędu. W oparciu o wyniki pomiarów pojedynczych orientacji techniką dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD) oraz wykorzystując metodę macierzy korespondencji zaproponowano krystalograficzno-mechaniczny model tworzenia się pasm ugięcia pierwszego i drugiego rodzaju.

EN

In the present paper a mechanism of the kink bands formation in compressed single glide oriented Ni2MnGa single crystals is shown. The compression tests showed that the elastic part of the material stress-strain curve is interrupted by the entry of a heavy mechanical instability resulting from strain localization in a form of kink band. This instability leads to the sample failure which may be accompanied by the second order kink bands. On the basis of the measurements of local crystal orientation performed by means of the SEM-EBSD technique and by using the correspondence matrix method a mechanical crystallography model of the first and second order kink bands formation is proposed.

13

Efekty cięcia płytek monokryształów z fazy ciekłej struną o różnym zbrojeniu

Ciałkowska B., Wiśniewska M.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2011

|

Vol. 31, nr 4

9--17

PL

W artykule omówiono wybrane materiały trudno obrabialne, takie jak: kwarc, krzem i mono-kryształy tlenkowe z fazy ciekłej. Opisano ich zastosowanie oraz rolę, jaką odgrywają w przemyśle. Przedstawiono dwa odmienne mechanizmy rozdzielania strunowego: pierwszy, gdy struna jest zbrojona trwale ziarnem ściernym, oraz drugi, gdy zbroi się ją luźnym ścierniwem w czasie cięcia. Zaprezentowano jakość i stan mechaniczny powierzchni po cięciu obu metodami. Opisano również wyniki badań wpływu koncentracji ziaren ściernych na chropowatość i płaskość powierzchni, jak również na wytrzymałość mechaniczną płytek uzyskiwanych po cięciu. Uwzględniono także możliwości utrzymania stałej grubości przecinanego materiału w zależności od metody cięcia.

EN

The paper describes selected types of hard machinable materials. There have been discussed two methods of cutting single crystals with various coated wire tool and different kinematic sys¬tems. Presents different mechanisms of wire separation, first-when wire is permanently coated with abrasive grains, and second-when wire is coating with loose abrasive grains during cutting have been presented. There have been also presented the conditions and basic parameters for such an essentially different mechanisms of distributing material by using wire tool.

14

Single crystals deformed along the basal slip system

Mikułowski B., Boczkal G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

197-203

EN

Zn-Ti single crystals of three different chemical compositions grown by the Brigman method were investigated. The microstructure of the materials was determined by scanning electron microscopy. The chemical composition of the matrix and of the second phase was also investigated. The second phase was identified as an intermetallic phase Zn16Ti exhibiting a strongly anisotropic distribution in the matrix. Transmission electron microscopy and electron back scattering diffraction showed that the [1120] direction in the matrix is parallel to the [100] direction in Zn16Ti phase. Sample orientation allowed on the deformation to ϒ=0.2 only in one slip system (0001)<112>. Mechanical properties (critical resolved shear stress and hardening coefficient in the range where easy slip operates) were obtained on the basis of compression test. Investigations were made in the temperature range of 77 K to 513 K and at two strain rates of 10-3 s-1 and 10-4 s-1.

PL

Badano monokryształy Zn-Ti o trzech składach chemicznych, wyhodowane metodą Brigmana. Mikrostruktura materiałów była obserwowana przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Badano także skład chemiczny osnowy oraz określono wydzielenia drugiej fazy. Faza ta została zidentyfikowana jako faza międzymetaliczna Zn16Ti, która wykazuje stałą zależność krystalograficzną względem osnowy. Badania wykonane na transmisyjnym mikroskopie elektronowym (TEM) oraz przy użyciu techniki EBSD pokazały, że kierunek [1120] w osnowie jest równoległy do kierunku [100] w fazie Zn16Ti. Orientacja badanych próbek pozwalała na zadanie deformacji postaciowej do wielkości ϒ=0.2 przy aktywności tylko jednego systemu poslizgu (0001)<120>. Własności mechaniczne (krytyczne naprężenie ścinające KNS oraz współczynnik umocnienia w zakresie działania łatwego systemu poślizgu ΘA) wyznaczano na podstawie próby ściskania. Badania prowadzono przy temperaturach w zakresie od 77K do 513K, przy dwóch prędkościach odkształcenia; 10-3 s-1 oraz 10-4 s-1.

15

Crystallographic textures of single and polycrystalline pure Mg and Cu subjected to HPT deformation

Bonarski B. J., Mikułowski B., Schafler E., Holzleithner Ch., Zehetbauer M. J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

117-123

EN

The main feature of processing metals by Severe Plastic Deformation (SPD) is the achievement of an ultra fine or even nanometre sized grain structure. Among the common SPD methods, High Pressure Torsion (HPT) is suited best because of the high amount of hydrostatic pressure (HP), which also allows reaching of very high deformations. The intention of this work was to systematically investigate the effect of HPT deformation on the evolution of texture at different HPs. Such an effect may arise from the marked presence of edge dislocations affecting the slip geometry but at the same time being sensitive to the hydrostatic pressure. Ma gnesium has been chosen since only a few investigations of texture evolution in SPD metals are available for hexagonal lattice. As Mg based metals are quite soft, RT deformation by HPT is difficult. Thus, a special HPT tool has been designed which prevents from uncontrolled material flow and provides conditions of real hydrostatic pressure. Single- and polycrystalline samples of Mg and Cu have been deformed to shear strains y = 0.4...150 at HPs between I to 8 GPa. Crystallographic textures which developed during HPT of Mg single- and polycrystals, and Cu polycrystals are presented. Concomitantly the flow stress during HPT could be measured. The results are discussed in terms of their dependence on strain and hydrostatic pressure. Increasing the latter both the variations of textures and flow stress are shifted to lower shear strains. In HPT deformation of Mg there are also some indications for the occurrence of dynamic and/or static recrystallisation which does not come true for the case of Cu

PL

Główną zaletą odkształcania metali metodami ze zmienną drogą deformacji, tzw. SPD (ang. Severe Plastic Deformation) jest możliwogO osiogniecia struktury o bardzo malym rozmiarze ziarna, nawet rzędu nanometrów. Pomiędzy kilkoma metodami SPD, za najbardziej efektywną uważana jest metoda skręcania pod wysokim ciśnieniem hydrostatycznym — HPT (ang. High-Pressure Torsion), która pozwala na odkształcanie metalu do najwyższych możliwych obecnie wielkości. Celem niniejszej pracy jest zbadanie zmian struktury oraz tekstury krystalograficznej w mono i polikrystalicznym magnezie oraz polikrystalicznej miedzi odkształcanych metodą skręcania pod wysokim ciśnieniem hydrostatycznym (HPT) w temperaturze pokojowej, przy różnych wartościach ciśnienia hydrostatycznego zastosowanego podczas procesu odkształcenia. Wpływ zmiany ciśnienia odkształcania na teksturę spodziewany jest ze względu na obecność dyslokacji krawędziowych w dużej gęstości, które oddziaływują na geometrię poślizgu, będąc jednocześnie czułe na wielkość ciśnienia hydrostatycznego. Badania prowadzone byly na magnezie technicznej czysto gci, poniewai niewiele jest wynik6w tego typu do gwiadczen dla metali o strukturze heksagonalnej. Poniewai magnez jest rclatywnie miekkirn metalem, odksztalcanie go w temperaturze pokojowej do wysokich wartogci odksztalcenia rzeczywistego nie zawsze jest moZliwe w temperaturze pokojowej, specjalne narzedzie ograniczajqce niekontrolowany wyplyw materialu zostalo zaprojektowane oraz z powodzeniem zastosowane. Monokrysztaly Mg oraz polikrystaliczny Mg i Cu odksztalcono do wartogci odksztalcenia rzeczywistego od 0.4 do 150 przy zastosowaniu ci gnich hydrostatycznych o wielkogci od 1 do 8 GPa w temperaturze pokojowej. Opisano tekstury krystalograficzne, ktOre wyksztalcily sic w tak odksztalconych metalach oraz omOwiono ich zaleZno gci w funkcji zastosowanego ci gnienia oraz wielkogci nadanego odksztalcenia. Komponenty tekstury charakterystyczne dla odksztalcenia metodq HPT obserwowane sq wczegniej w funkcji odksztalcenia przy zastosowaniu wyZszego ci g nienia hydrostatycznego. W przypadku magnezu zaobserwowano wystcpowanie skladowych pochodzqcych od rekrystalizacji statycznej/dynamicznej, czego nie stwierdzono w przypadku miedzi.

16

An investigation of mechanical instability of Ni-Mn-Ga single crystals compressed at room temperature

Szczerba M. J., Żukrowski J., Szczerba M. S., Major B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

253-257

EN

In order to obtain some information of the room temperature deformability of Ni-Mn-Ga single crystals, known from the literature as those revealing very strong magnetic shape memory effect [ l], the uniaxial compression test of the single crystals of different crystallographic orientation and chemical composition was performed. In each case of the tested crystal it was found that: (1) — the elastic/super-elastic range of the stress-strain characteristics is always interrupted by the entry of heavy mechanical instability accompanied by strong and irreversible strain localization; (2) — the instability leads rather rapidly to the sample failure, which may or may not be preceded by the occurence of the second order mechanical instability — strain localization in the already localized zone of crystal deformation. The x-ray measurements and optical microscopy observations show that the tested crystals are of cubic symmetry and the structural mechanism of the instability may consist of the cooperative shear transformation events taking place on the {001} type plane. Further measurements obtained by means of the scanning electron microscope (EBSD method) show that the localized zone of crystal deformation is still of cubic symmetry and the crystallographic relationship between the zone of strain localization and the matrix can be described by a rotation of the crystal lattice around the <110> type direction, and the axis of rotation is as much as possible perpendicular to the compression axis. Moreover, it was established that the angle of rotation may be of several degrees and its exact value depends on the initial orientation of the compression axis and the magnitude of total crystal deformation. Finally, the crystallography of second order mechanical instability has been also established.

PL

W celu uzyskania informacji na temat odkształcalności w temperaturze otoczenia stopów Ni-Mn-Ga, wykazujących magnetyczną pamięć kształtu, wykonano próby ściskania monokryształów tych stopów, które posiadały różną orientację krystalograficzną osi ściskania oraz różny skład chemiczny. Przeprowadzone próby ściskania wykazaly że: (1) — w każdym przypadku obszar sprężysty charakterystyki naprężenie-odkształcenie monokryształów kończy się gwałtownyln pojawieniem się niestabilności mechanicznej, której towarzyszy silna lokalizacja odkształcenia; (2) — niestabilność ta szybko prowadzi do zniszczenia próbki, która może zostać poprzedzona niestabilnością mechaniczną drugiego rodzaju tj. zlokalizowanyin odkształceniem w paśmie pierwotnej lokalizacji odkształcenia. Pomiary rentgenowskie oraz obserwacje mikroskopii optycznej wykazały, że analizowane monokrysztaly Ni-Mn-Ga posiadają symetrie regularną oraz że aktywna płaszczyzna odksztalcenia plastycznego jest typu {001}. Dalsza analiza krystalograficzna uzyskana przy pomocy skaningowej mikroskopii elektronowej (metoda EBSD) pokazała, że obszar zlokalizowanego odkształcenia posiada również symetrię regularną. Relacje krystalograficzne pomiędzy osnową, a pasmem zlokalizowanego odkształcenia można opisać jako obrót sieci krystalicznej wokół kierunku <011>. Kierunek krystalograficzny osi obrotu jest zawsze ten z rodziny <011>, który jest najbardziej prostopadły do kierunku osi ściskania. Ponadto, w pracy zostało pokazane, że kąt obrotu może wynosić nawet kilkanaście stopni, a jego wartość jest zależna od orientacji początkowej osi ściskania oraz stopnia makroskopowej deformacji monokryształu. W końcu przeprowadzono również krystalograficzną analizę zaobserwowanej niestabilności mechanicznej drugiego rodzaju.

17

Photochromic effects in sillenite single crystals

Żmija J., Małachowski M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2008

|

Vol. 33, nr 2

101-106

EN

Purpose: The aim of this work was to fabricate the doped with transition or rare earth metals the single crystals such as Bi12GeO20 (BGO) and Bi12SiO20 (BSO), showing the photochromic effect and to study this effect. Findings: To the study results we can count the development of the mentioned single crystal technology and the measurement set as well as the interpretation of the obtained absorption spectra. Research limitations/implications: Among others we have found that the photochromic effect in these materials is connected with the change in doped atom charge state by one electron ie. Mn+4 → Mn+5 and Cr+3 → Cr+4. We also propose the schematic presentation of the energetic levels obtained on the basis of the above remarks. Originality/value: The authors show, for the first time, the photochromic effect in doped with transition or rare earth metals the BGO and BSO single crystals and developed the model explaining this effect. The similar studies were performed on the BTMO (T=Ti, M=Pb) mixed crystals. The applications are connected with the areas of scientific studies of some single crystals as well as using them in particular devices.

18

Przesycenie powierzchniowe w kinetyce wzrostu monokryształów z roztworów

Rak M.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2007

|

Z. 362

3-131

PL

Praca przedstawia wyniki kompleksowych badań teoretycznych, dotyczących zagadnień związanych ze zjawiskami powierzchniowymi wplywającymi na prędkość wzrostu i jakość monokryształów otrzymywanych zroztworów. Badania oparto na analizie przesycenia powierzchniowego w stanie ustalonym i w stanach przejsciowych wywołanych różnymi zmianami przesycenia roztworu, występującymi podczas wzrostu monokryształów. Przedstawiona w pracy analiza stanu ustalonego przesycenia powierzchniowego, oparta na modelu BCF dyfuzji powierzchniowej, pokazała, że przyczyną dużych rozbieżności pomiędzy dotychczasowymi wynikami teoretycznymi, a dostępnymi oszacowaniami doświadczalnymi tego przesycenia, jest sposób określania przesycenia panującego w centrum spirali wzrostu. Zaproponowana w tej pracy nowa, dokładniejsza metoda oszacowania przesycenia w centrum spirali wzrostu pozwala lepiej interpretować wyniki doświadczalne, dotyczące zarówno szerokości tarasów stopni, jak i przesycenia powierzchniowego, a w konsekwencji lepiej poznać i zrozumieć wciąż mało zbadane procesy zachodzące podczas otrzymywania tych, tak potrzebnych współczesnej technice materiałów. Badania teoretyczne stanów przejściowych przesycenia powierzchniowego oparto na otrzymanych rozwiązaniach uogólnionego, tzn. zależnego od czasu, równania BCF, które wcześniej nie bylo stosowane do wzrostu kryształów z roztworów. Aby wyznaczyć rozkłady przesycenia powierzchniowego na tarasach stopni, podczas stanów przejściowych wywołanych różnymi zmianami przesycenia roztworu, zmodyfikowano równanie BCF zależne od czasu i sformułowano odpowiednie warunki brzegowe i początkowe. Otrzymane dokladne rozwiązania analityczne oraz wyznaczone przybliżone postacie tych rozwiązań umożliwiły przeprowadzenie analizy ogólnej stanów przejściowych przesycenia powierzchniowego oraz określenie czasu trwania tych stanów przejściowych. Pozwalają one również, co jest istotne, na obliczenie dla wartości parametrów charakteryzujących wzrost konkretnych monokryształów (m.in. KDP, LFM) -rozkładów przesycenia powierzchniowego na tarasach stopni, dla dowolnej chwili stanu przejściowego. Niektóre wyniki badań teoretycznych zweryfikowano przeprowadzonymi eksperymentami komputerowymi przy wykorzystaniu metody symulacji Monte Carlo, które potwierdziły jakościowo rezultaty otrzymane analitycznie. Przedstawione wyniki mogą być wykorzystane do wyjaśnienia genezy niektórych defektów pojawiających się w monokryształach. Podane proste wzory pozwalają określić szybkość i zakres zachodzących zmian przesycenia powierzchniowego. W rezultacie umożliwiają one dobranie dla konkretnego monokryształu, optymalnego układu sterującego, który zminimalizuje niekorzystny wpływ zrnian przesycenia roztworu na przesycenie powierzchniowe, a w konsekwencji na jakość otrzymywanych monokryształów. Otrzymane wyniki mają również znaczenie poznawcze i wnoszą wklad do stanu wiedzy w zakresie kinetyki wzrostu monokryształów z nisko przesyconych roztworów.

EN

The results of complex theoretical studies concerning problems connected with surface phenomena determining both crystal growth rate and the quality of single crystals obtained from solutions are presented in the dissertation. The theoretical investigations were based on analysis of surface upersaturation at the steady state and in transient states caused by variations of bulk supersaturation of solution. During crystal growth process, such changes of bulk supersaturation of solution may be caused by some external agency, but they may also be introduced intentionally. The analysis of the surface supersaturation at the steady state, presented in this dissertation were performed with the use of the BCF surface diffusion model. The analysis shows that considerable discrepancies between the theoretical results and available experimental estimations of the surface supersaturation are caused by the fact that, in theoretical calculations, local supersaturation in the centre of growth spiral is usually assumed to be equal to bulk supersaturation. A new method for estimation of the local surface supersaturation at the centre of growth spiral is proposed. In consequence, the results of calculations of both the interstep distance and the surface supersaturation at the step terrace are in better accordance with their experimental estimations. This fact enables better physical interpretation of experimental results and hence, better understanding the little known surface processes occurring during crystal growth. The transient behaviour of the surface supersaturation, caused by variations in bulk supersaturation, is studied with the use of the BCF surface diffusion model. The BCF time-dependent equation was modified and analytically solved for boundary and initial conditions formulated in different ways, appropriate for the considered changes in bulk supersaturation. The exact solutions and their approximations, which are found in form of simple expressions convenient for calculations, enable general analysis of the transient surface supersaturation distribution at step terraces. They also enable estimation of the time required to attain the new steady-state value of the surface supersaturation. Some theoretical results were verified and qualitatively confirmed by computer experiments performed with the use of Monte Carlo simulations. The results presented in this dissertations can be used to explain the genesis of some defects appearing in single crystals grown from solutions. The simple expressions describing transient surface supersaturation are very convenient for calculations of rate and range of variations in the surface supersaturation and, in consequence, they make it possible to choose such optimum control system, which will minimize effect of bulk supersaturation variations on transient surface supersaturation and hence, on the quality of single crystals produced. The obtained results are also very interesting as they enlarge our knowledge and understanding of the kinetics of single crystals growth from solutions at low supersaturations.

19

Badania generacji impulsowej monokryształów KGW domieszkowanych Er³⁺ i Yb³⁺ do mikrolaserów "bezpiecznych dla wzroku"

Mierczyk Z., Młyńczak J., Kopczyński K., Majchrowski A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2007

|

Vol. 56, nr 1

179-188

PL

Przeprowadzono badania generacji impulsowej nowych ośrodków czynnych w układach wzbudzanych laserami półprzewodnikowymi. Badania charakterystyk laserowych opracowanych ośrodków aktywnych i nieliniowych absorberów przeprowadzono w układzie lasera pompowanego wzdłużnie diodą laserową FC 1167 z wyjściem światłowodowym. W układzie tym promieniowanie z diody laserowej kształtowane było przez układ optyczny skupiający wiązkę pompującą w ośrodku aktywnym. Badano akcję laserową w ośrodku aktywnym: GW:Er³⁺, Yb³⁺ (5% Yb³⁺, 1% Er³⁺) z wykorzystaniem ZnSe:Co²⁺ jako modulatora dobroci rezonatora. Uzyskano generację ciągu impulsów promieniowania o długości fali 1,53 μm.

EN

Pulse generation of new active media with the use of laser diode as a pump was carried out. Investigations of laser characteristics of the new active media and nonlinear absorbers were performed. The laser was longitudinally pumped using fiber-coupled laser diode FC 1167. In this system, the pump radiation was shaped by optics focusing it onto the active media. GW:Er³⁺, Yb³⁺ (5% Yb³⁺, 1% Er³⁺) as an active media and ZnSe:Co²⁺ as a modulator were used.

20

Pomiar rozkładu pola magnetycznego w urządzeniu do hodowli monokryształów w zewnętrznym polu magnetycznym

Proszak W.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika

|

2006

|

z. 29 [233]

231-234

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów rozkładu poła magnetycznego w szczelinie elektromagnesu urządzenia do otrzymywania monokryształów z roztworów wodnych w zewnętrznym polu magnetycznym.

EN

Results of measurements of magnetic field distribution in the aperture of electromaget of water solution single crystal's growth system are presented in the paper.