Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Characterisation of Micromechanical and Tribological Properties of Titanium Grade 2 after Cyclic Oxidation

Aniołek Krzysztof, Barylski Adrian

Tribologia

|

2023

|

nr 1

9--18

EN

This paper presents the characterisation of micromechanical and tribological properties of titanium Grade 2 before and after cyclic oxidation. The oxidation process was carried out at temperatures of 600°C, 650°C and 700°C in 4 and 12 cycles. Microscopic studies showed that oxide particle size increased with increasing oxidation temperature and the number of cycles. Titanium Grade 2 showed up to 3 times higher hardness after cyclic oxidation. The highest hardness (8.4 GPa) was obtained after 12 cycles of titanium oxidation at 650°C. Tribological tests were conducted in pairs with different materials (Al2O3, ZrO2, bearing steel 100Cr6). The presence of oxide layers obtained on the titanium surface resulted in a significant reduction in specific wear rate. Titanium Grade 2 showed the best resistance to sliding wear after cyclic oxidation at 600°C during sliding interaction with ZrO2 and 100Cr6 balls (unmeasurable wear under assumed test conditions). In the other test variants, the reduction in wear ranged from 37 to 96%.

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę właściwości mikromechanicznych i tribologicznych tytanu Grade 2 przed i po utlenianiu cyklicznym. Proces utleniania realizowano w temperaturze 600°C, 650°C i 700°C w 4 i 12 cyklach. W badaniach mikroskopowych wykazano, że wielkość cząstek tlenków rosła wraz ze wzrostem temperatury utleniania oraz liczby cykli. Tytan Grade 2 po utlenianiu cyklicznym charakteryzował się na wet 3-krotnie wyższą twardością. Największą twardość (8.4 GPa) uzyskano po 12 cyklach utleniania tytanu w temperaturze 650°C. Testy tribologiczne realizowano w skojarzeniu z różnymi materiałami (Al2O3 , ZrO2 , stal łożyskowa 100Cr6). Obecność warstw tlenkowych otrzymanych na powierzchni tytanu spowodowała znaczną redukcję zużycia objętościowego. Najlepszą odpornością na zużycie ścierne tytan Grade 2 charakteryzował się po utlenianiu cyklicznym w temperaturze 600°C podczas współpracy ciernej z kulkami ZrO2 oraz 100Cr6 (zużycie niemierzalne w przyjętych warunkach badań). W pozostałych wariantach badań redukcja zużycia wynosiła od 37 do 96%.

2

Finite element analysis of thermal stress in Cu2O coating synthesized on Cu substrate

Shorinov O.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2022

|

Vol. 115, nr 2

58--65

EN

Purpose: The paper aims to find the magnitude and nature of thermal residual stresses that occur during cooling of a copper sample with a thermally synthesized oxide layer of Cu2O. Design/methodology/approach: Thermo-mechanical analysis was performed by the finite element method using Ansys Software. The results of thermal analysis were used to study the resulting stress-strain state of the thin film/coating system after cooling. Findings: Based on the modeling results, the paper determined the most stress-strain areas of the sample with a coating, which are the free edges of the interfaces between the copper substrate and the Cu2O oxide layer. Research limitations/implications: The main limitations of the study are the use of certain simplifications in the condition setup, for instance, uniform cooling of the thin film/coating system, homogeneity and isotropy of substrate and thin film materials, invariance of their properties with temperature changes, etc. Practical implications: The results obtained can be used to control the stress-strain state of the thin film/coating system and prevent deformations and destruction of thin-film structures during their production and operation of products with them. Originality/value: The study of new promising methods for the formation of oxide nanostructures, for instance in a plasma environment, requires a sufficient theoretical basis in addressing the origin and development of stresses.

3

Characterization of oxide layers formed on 10CrMo9-10 steel operated for a long time in the power industry

Gwoździk Monika, Ullrich Christiane, Schimpf Christian, Rafaja David, Kulesza Sławomir, Bramowicz Mirosław

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 4

art. no. e137730

EN

This paper presents the results of diagnostic examinations conducted on the coils of super-heaters made of 10CrMo9‒10 steel that were operated in industrial conditions at 480°C for 130 thousand hours. The tube was exposed in a coal-fired boiler. The chemical and phase composition of the oxide/deposit layers formed on both sides of the tube walls (outside – flue-gas side and inside – steam side) and their sequence was examined using optical microscopy, scanning electron microscopy with electron backscatter diffraction and energy-dispersive X-ray spectroscopy, and X-ray diffraction. The changes in the mechanical properties caused by corrosion and aging processes were concluded from the hardness measurements. In addition, the nature of cracks in the oxide layers caused by pressing a Vickers indenter was determined. The results of these examinations have shown a high degradation of steel on the flue-gas inflow side and identified the main corrosion products and mechanisms.

4

Type of Wear of Aluminium Oxide Layers Depending on Manufacturing Parameters

Niedźwiedź Mateusz

Tribologia

|

2020

|

nr 6

39--44

EN

The article presents the type of wear of Al2O3 layers produced on the aluminium alloy EN AW-5251 depending on the production parameters. Oxide layers were produced by using DC anodizing in a ternary electrolyte at variable current density and electrolyte temperature. The layer scratch tests were carried out using a Micron Gamma microhardness tester. The scratches of oxide layers were tested for the geometric structure of the surface using a Form TalySurf 2 50i contact profilograph. Contact thickness measurements were also made using a Dualscope MP40 device based on the eddy-current method. Using a scanning microscope (SEM), photos of the sample surfaces were taken to show and compare the surface morphology of the anodized layers in various parameters. Based on the research, it can be concluded that changes in the conditions of the production process of Al2O3 layers (electrolyte temperature and current density) have an impact on the type of tribological wear and changes in layer thickness. The largest thickness of the oxide layer (19.44 μm) was measured for Sample B produced at a current density of 3A/dm2 at an electrolyte temperature of 283 K, which was also characterized by the lowest value of the ratio of parameters f1 to f2 (0.584). The smallest thickness (5.32 μm) was measured for the Sample C anodized at 1 A/dm2at 303 K, this sample had the largest ratio f1 to f2 (1.068) for the produced Al2O3 layers. Thanks to the parameters f1 and f2 and the calculation of their ratio, the wear process for Sample B was determined as scratching and microcutting, while for Sample C as grooving.

PL

W artykule przedstawiono rodzaj zużywania warstw Al2O3 wytwarzanych na stopie aluminium EN AW-5251 w zależności od parametrów wytwarzania. Warstwy tlenkowe zostały wytworzone poprzez zastosowanie anodowania stałoprądowego w elektrolicie trójskładnikowym przy zmiennej gęstości prądowej oraz temperaturze elektrolitu. Testy zarysowania warstw przeprowadzono za pomocą testera mikrotwardości Micron-Gamma. Zarysowania warstw tlenkowych poddano badaniom struktury geometrycznej powierzchni z użyciem profilografometru kontaktowego TalySurf 2.50i. Wykonane zostały również pomiary grubości warstw tlenkowych metodą stykową z wykorzystaniem urządzenia Dualscope MP40 działającego w oparciu o metodę prądowo-wirową. Z użyciem mikroskopu skaningowego (SEM) wykonane zostały zdjęcia powierzchni próbek w celu pokazania i porównania morfologii powierzchni warstw anodowanych w różnych parametrach. Na podstawie badań można stwierdzić, iż zmiany warunków procesu produkcyjnego warstw Al2O3 (temperatura elektrolitu i gęstość prądu) mają wpływ na rodzaj zużycia tribologicznego oraz na zmiany grubości warstwy. Największą grubość warstwy tlenkowej (19.44 μm) zmierzono dla próbki B wytwarzanej przy gęstości prądowej 3A/dm2 w temperaturze elektrolitu 283K, która charakteryzowała się również najmniejszą wartością stosunku parametrów f1 do f2 (0.584). Najmniejsza grubość (5.32 μm) zmierzona została dla warstwy próbki C anodowanej w 1 A/dm2 w temperaturze 303 K, próbka ta cechowała się największym stosunkiem f1 do f2 (1.068) dla wytworzonych warstw Al2O3. Dzięki parametrom f1 i f2 oraz przeliczeniu ich stosunku proces zużycia dla próbki B określono jako drapanie i mikroskrawanie, z kolei dla próbki C jako rowkowanie.

5

Tribological Properties of Ti-6Al-7Nb Alloy after Isothermal Oxidation

Aniołek Krzysztof, Barylski Adrian, Osior Denis

Tribologia

|

2019

|

nr 3

5--12

EN

The paper presents the characterization of tribological properties of the Ti-6Al-7Nb alloy before and after isothermal oxidation in different friction couples. Microscopic observations have shown that uniform oxide layers were obtained, which evenly covered the entire surface of the investigated samples. It was found that oxide layers deposited on the Ti-6Al-7Nb alloy substrate contribute to a considerable improvement of the tribological properties. The best resistance to sliding wear was shown by the layer obtained at a temperature of 600°C. It was also shown that presence of oxide layers on the surface of the Ti-6Al-7Nb alloy leads to an increase in the friction coefficient. The highest increase in the value of the friction coefficient was observed for a surface oxidized at 650°C during interaction with an Al2O3 ball. SEM observations of traces of the tribological interaction showed the presence of numerous scratches and fine wear products on the friction surface. For the non-oxidized condition, after interaction with a ball made of bearing steel 100Cr6, the presence was found of alternating, morphologically varied areas which had formed as a result of corrugation wear. Tests have shown that isothermal oxidation eliminates this disadvantageous phenomenon.

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę właściwości tribologicznych stopu Ti-6Al-7Nb przed oraz po utlenianiu izotermicznym w różnych skojarzeniach ciernych. Obserwacje mikroskopowe wykazały, że otrzymano jednolite warstwy tlenkowe, które równomiernie pokrywały całą powierzchnię badanych próbek. Stwierdzono, że warstwy tlenkowe otrzymane na podłożu stopu Ti-6Al-7Nb prowadzą do znacznej poprawy właściwości tribologicznych. Najlepszą odpornością na zużycie ścierne cechowała się warstwa tlenkowa otrzymana w temperaturze 650°C. Wykazano ponadto, że obecność warstw tlenkowych na powierzchni stopu Ti-6Al-7Nb prowadzi do wzrostu współczynnika tarcia. Największy wzrost współczynnika tarcia zaobserwowano dla powierzchni utlenionej w temperaturze 650°C podczas współpracy z kulką Al2O3. Obserwacje SEM śladów współpracy tribologicznej wykazały na powierzchni tarcia obecność licznych rys oraz drobne produkty zużycia. Dla stanu nieutlenionego po współpracy z kulką ze stali łożyskowej 100Cr6 stwierdzono obecność naprzemianległych różnych morfologicznie obszarów powstałych w wyniku zużycia falistego. Wykazano, że utlenianie izotermiczne eliminuje to niekorzystne zjawisko.

6

X-ray computer tomography study of degradation of the zirvaloy-2 tubes oxidized at high temperatures

Trybuś B., Olive J. M., Lenoir N., Zieliński A.

Advances in Materials Science

|

2019

|

Vol. 19, nr 2(60)

54--71

EN

The investigations of high-temperature oxidation of zirconium alloys, applied for fuel pellets in nuclear power plants, are usually limited to oxidation kinetics, phase transformations and microstructural characterization. The purpose of this research was to characterize the degradation phenomena occurring within oxide layer and at the interface oxide/metal, on internal and external Zircaloy-2 tube surfaces, below and over crystalline transformation temperature of zirconium oxides. The commercial tubes were oxidized at 1273 K and 1373 K in calm air for 30 min and then examined with a technique novel for such purpose, namely a high-resolution X-ray computer tomography. The light microscopy was used to examine the cross-surfaces. The obtained results show that the form and intensity of oxide damage is significant and it is in a complicated way related to oxidation temperature and on whether external or internal tube surface is studied. The found oxide layer damage forms include surface cracks, the detachment of oxide layers, the appearance of voids, and nodular corrosion. The oxidation effects and damage appearance are discussed taking into account the processes such as formation of oxides, their phase transformation, stress-enhanced formation and propagation of cracks, diffusion of vacancies, formation of nitrides, diffusion of hydrogen into interface oxide-metal, incubation of cracks on second phase precipitates are taken into account to explain the observed phenomena.

7

Characterization of Tribological Properties of Oxide Layers Obtained on Titanium in Different Friction Couples

Aniołek K., Barylski A., Kupka M., Kaptacz S., Czajerek P.

Tribologia

|

2018

|

nr 2

5--11

EN

The paper presents the characterization of tribological properties of titanium Grade 2 before and after isothermal oxidation in different friction couples. Examinations of the surface morphology after oxidation at a temperature of 600°C showed the presence of scratches on the surface, which indicated a low thickness of the oxide layers obtained. On the surface oxidized at 700°C, the morphology was characterized by the presence of small clusters of oxides which formed into shapes resembling flakes. In that case, no scratches were found, which testified to a higher thickness of the oxide layer. Tribological tests were conducted for different friction couples (Al2O3, ZrO2, and 100Cr6 balls). It was found that isothermal oxidation is an effective method to improve the resistance of titanium Grade 2 to sliding wear. Oxide layers obtained at temperatures of 600°C and 700°C allowed achieving a considerable reduction of volumetric wear. The best resistance to sliding wear was achieved during a tribological interaction of oxidized titanium Grade 2 with bearing steel 100Cr6. Examination of the morphology of the wear trace surface showed the presence of “corrugation wear” on the non-oxidized surface, regardless of the counter-specimen used. It was found that the presence of oxide layers on the surface of titanium Grade 2 effectively eliminated this adverse phenomenon.

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę właściwości tribologicznych tytanu Grade 2 przed i po utlenianiu izotermicznym w różnych skojarzeniach ciernych. Badania morfologii powierzchni po utlenianiu w temperaturze 600°C wykazały obecność rys na powierzchni, co świadczyło o niewielkiej grubości otrzymanych warstw tlenkowych. Na powierzchni utlenionej w temperaturze 700°C morfologia charakteryzowała się występowaniem drobnych skupisk tlenków uformowanych w kształty przypominające „płatki”. W tym przypadku nie stwierdzono obecności rys, co świadczyło o większej grubości warstwy tlenkowej. Badania tribologiczne realizowano w różnych skojarzeniach ciernych (kulki Al2O3, ZrO2 oraz 100Cr6). Stwierdzono, że utlenianie izotermiczne jest skuteczną metodą w zakresie poprawy odporności na zużycie ścierne tytanu Grade 2. Warstwy tlenkowe otrzymane w temperaturze 600 oraz 700°C pozwoliły uzyskać znaczą redukcję zużycia objętościowego. Najlepszą odporność na zużycie ścierne uzyskano podczas współpracy tribologicznej utlenionego tytanu Grade 2 ze stalą łożyskową 100Cr6. Badania morfologii powierzchni śladów zużycia wykazały na powierzchni nieutlenionej obecność tzw. zużycia falistego niezależnie od zastosowanej przeciwpróbki. Stwierdzono, że obecność warstw tlenkowych na powierzchni tytanu Grade 2 skutecznie eliminuje to niekorzystne zjawisko.

8

The Effect of Addition of Germanium to the Surface Phenomena in Silver Alloys

Jesiotr M., Trzaskowski W., Trochimiak D., Nawrocki P., Łukasik K., Myszka D.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 3

81--85

EN

The article describes the impact of germanium on the course of surface phenomena in casting alloys of silver used in gold smithing. The aim of this works is to describe the assessment of resulting alloys, comparing the area of raw castings and the impact of the addition content of the alloy on the hardness of the samples. The evaluation also was subject to corrosion resistance of giving a comparison of their use in relations to traditional silver alloys.

9

The influence of isothermal oxidation parameters on the tribological properties of titanium

Aniołek K., Barylski A., Kupka M., Dworak M.

Tribologia

|

2017

|

nr 4

5--9

EN

The paper presents the results of tests concerning the tribological properties of titanium Grade 2 subjected to thermal oxidation at a temperature of 600°C and 700°C for 72 hours. The morphology of the obtained oxide scale was determined using a scanning electron microscope. After oxidation at 600°C, the resultant oxides concentrated mostly on the roughness elevations formed during the grinding of samples. On raising the temperature to 700°C, finer and more agglomerated oxide particles were formed. Tribological tests have shown that titanium Grade 2 in a non-oxidised condition is characterised by very poor resistance to sliding wear. It has been found that the presence of an oxide layer on the surface of titanium significantly improves its poor tribological properties. Oxide layers obtained at temperatures of 600°C and 700°C allowed obtaining as much as a triple reduction of volumetric wear. Analysis of the morphology of the wear trace surface has shown the presence of corrugation wear on a non-oxidised specimen in the form of two alternate regions with different morphologies. It has been demonstrated that oxide layers obtained during thermal oxidation eliminate the phenomenon of corrugation wear.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące właściwości tribologicznych tytanu Grade 2 poddanego procesowi utleniania termicznego w temperaturze 600 i 700°C w czasie 72 h. Na skaningowym mikroskopie elektronowym określono morfologię otrzymanej zgorzeliny tlenkowej. Po utlenianiu w temperaturze 600°C powstałe tlenki koncentrowały się głównie na wzniesieniach nierówności powstałych w trakcie procesu szlifowania próbek. Podwyższenie temperatury do 700°C prowadziło do powstawania drobniejszych, skupionych cząstek tlenków. Badania tribologiczne wykazały, że tytan Grade 2 w stanie nieutlenionym charakteryzuje się bardzo słabą odpornością na zużycie ścierne. Stwierdzono, że obecność warstwy tlenkowej na powierzchni tytanu w sposób znaczący poprawia jego słabe właściwości tribologiczne. Warstwy tlenkowe otrzymane w temperaturze 600 i 700°C pozwoliły uzyskać redukcję zużycia objętościowego nawet 3-krotnie. Badania morfologii powierzchni śladów wytarcia wykazały występowanie zużycia falistego na próbce nieutlenionej w postaci dwóch naprzemianległych obszarów o różnej morfologii. Wykazano, że warstwy tlenkowe uzyskane w procesie utleniania termicznego skutecznie eliminują zjawisko zużycia falistego.

10

Mechanical and tribological properties of oxide layers obtained on Ti-6Al-7Nb alloy

Aniołek K., Barylski A., Kupka M., Dworak M.

Tribologia

|

2016

|

nr 3

9--17

EN

The research presented in the paper was focused on determining the effects of thermal oxidation parameters on the mechanical and tribological properties of oxide layers formed on Ti-6Al-7Nb titanium alloy for biomedical applications. Titanium alloy was oxidized at 600 and 700°C for 72h. The study found that, at lower temperatures, the oxidized alloy surface was covered by a nonuniform oxide layer. A 100°C increase in the treatment temperature yielded a uniform layer covering the whole surface of the alloy. Hardness measurements showed that thermal oxidation resulted in the formation of oxide layers characterized by a 3-fold higher hardness compared to untreated alloy. Tribological tests showed that thermal oxidation effectively improves the resistance of Ti-6Al-7Nb alloy to sliding wear. Tribological tests demonstrated that an increased oxidation temperature was associated with improved resistance to sliding wear.

PL

Przedstawione w pracy badania koncentrują się nad określeniem wpływu parametrów utleniania termicznego na właściwości mechaniczne i tribologiczne warstw tlenkowych otrzymanych na biomedycznym stopie tytanu Ti-6Al-7Nb. Proces utleniania termicznego przeprowadzono w temperaturze 600 i 700°C w czasie 72 h. Stwierdzono, że w niższej temperaturze utleniania powierzchnia stopu była pokryta nierównomiernie warstwą tlenkową. Podwyższenie temperatury utleniania termicznego o 100°C pozwoliło uzyskać jednolitą warstwę, w całości pokrywającą powierzchnię stopu. Pomiary twardości wykazały, że proces utleniania termicznego umożliwił otrzymanie warstw tlenkowych charakteryzujących się 3-krotnie wyższą twardością w porównaniu z twardością stopu niepoddanego utlenianiu. Badania tribologiczne wykazały, że utlenianie termiczne stanowi skuteczną metodę poprawy odporności na zużycie ścierne stopu Ti-6Al-7Nb. W testach tribologicznych wykazano, że wraz ze wzrostem temperatury utleniania odporność na zużycie ścierne ulegała zwiększeniu.

11

Characterization of oxide layers made on aluminum alloy 7075 by different methods

Jędrusik M., Dębowska A., Kopia A., Petrzak P., Koclęga D., Kalemba-Rec I.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 42, no. 3

187--193

EN

Aluminum and aluminum alloys are now being widely used as materials for structural applications due to a number of valuable properties. Improvement in the functional and decorative properties of aluminum can be obtained by forming an oxide layer on its surface. The aim of the present study was to produce and compare the properties of oxide layers on the surface of aluminum alloy 7075 and compare their properties. The methods that were used during the study were as follows: phosphating, micro-arc oxidation, and a chemical method involving the formation of a passive layer. The layers were subjected to corrosion tests. SEM and EDS methods were used for characterization of the received results. Also, some tests on an optical profilometer were done. It was proven that the micro-arc oxidation method allowed us to obtain a layer with the greatest thickness and highest corrosion resistance.

PL

Glin i jego stopy są obecnie powszechnie wykorzystywanym materiałem do zastosowań konstrukcyjnych ze względu stosunek masy do wytrzymałości. Poprawę własności funkcyjnych i dekoracyjnych aluminium uzyskać można przez wytworzenie warstwy tlenku na jego powierzchni. Celem badań było wytworzenie warstw tlenkowych na podłożu ze stopu aluminium 7075 i porównanie ich właściwości. Zastosowano trzy metody: fosforanowanie, micro-arc oxidation oraz metodę chemiczną polegającą na wytworzeniu warstwy pasywnej. Otrzymane powłoki poddano testom korozyjnym oraz charakteryzowano z zastosowaniem następujących metod: SEM, EDS. Wykonano też badania na profilometrze optycznym. Metoda micro-arc oxidation pozwala na uzyskanie warstwy o największej grubości oraz najlepszej odporności na korozję.

12

Adhezja warstw tlenkowych powstałych na stali stosowanej w energetyce

Nitkiewicz Z.

Energetyka

|

2015

|

nr 5

370--373

PL

Materiał do badań stanowiła stal 10CrMo9-10 eksploatowana w temperaturze 575°C w czasie 100 000 godzin. Przeprowadzono charakterystykę mechanicznych właściwości warstwa tlenków (zewnętrzna strona ścianki rury – od strony spalin) – stal (podłoże) na podstawie badań za pomocą Scratch Testu. Określono przyczepność warstw tlenkowych, siłę tarcia, współczynnik tarcia i głębokość zarysowania. Badania przyczepności warstwy tlenków przeprowadzono na zautomatyzowanym urządzeniu Revetest XPress Plus stosując diamentowy wgłębnik Rockwella. Test wykonano stosując następujące parametry: zadane obciążenie 1-200 N, długość rysy 10 mm. Oprócz określenia przyczepności warstwy tlenkowej Scratch Test umożliwił także obserwacje mikroskopowe oraz analizę linii zarysowania na całej długości zadanej siły.

EN

The research material was the 10CrMo9-10 steel operated in the temperature of 575°C during the period of 100 000 hours. Determined was the characteristics of mechanical properties of oxides layer (outer surface of the tube wall – from the flue gas side) – steel (body material) with the help of the Scratch Test. Defined were the oxides layer adhesion, friction force, friction coefficient and the scratch depth. Testing of oxides layer adhesion was carried out on an automated device Revetest XPress Plus with the use of a Rockwell diamond indenter and with the following parameters: load applied 1-200 N, scratch length 10 mm. Apart from determination of oxides layer adhesion, the Scratch Test enabled also microscope observations and an analysis of the scratch line on the whole lenght of the given force.

13

Characterization of Oxide Layers Formed on 13CrMo4-5 Steel Operated for a Long Time at an Elevated Temperature

Gwoździk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

1783--1788

EN

The paper contains results of studies into the formation of oxide layers on 13CrMo4-5 (15HM) steel long-term operated at an elevated temperature. The oxide layer was studied on a surface and a cross-section at the inner and outer surface of the tube wall. The 13CrMo4-5 steel operated at the temperature of 470°C during 190,000 hours was investigated. X-ray structural examinations (XRD) were carried out, microscope observation s using an optical, scanning microscope were performed. The native material chemical composition was analysed by means of emission spark spectroscopy, while that of oxide layers on a scanning microscope (EDS). The studies on the topography of the oxide layers comprised studies on the roughness plane, which were carried out using a AFM microscope designed for 2D and 3D studies on the surface. Mechanical properties of the oxide layer – steel (substrate) were characterised on the basis of scratch test. The adhesion of oxide layers, friction force, friction coefficient, scratching depth were determined as well as the force at which the layer was delaminated.

PL

Praca zawiera wyniki badań warstw tlenkowych powstałych na stali 13CrMo4-5 (15HM) długotrwale eksploatowanej w podwyższonej temperaturze. Badania przeprowadzono na powierzchni oraz na przekroju przy powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej ścianki rury. Badana stal 13CrMo4-5 była eksploatowana w temperaturze 470oC w czasie 190000 godzin. Na badanym materiale przeprowadzono badania XRD, obserwacje mikroskopowe przy użyciu mikroskopu optycznego i skaningowego. Skład chemiczny stali badano na emisyjnym spektrometrze iskrowym natomiast poszczególnych warstw tlenkowych przy użyciu mikroskopu skaningowego za pomocą EDS. W ramach badań topografii warstw tlenkowych przeprowadzono badania chropowatości powierzchniowej, które realizowano przy zastosowaniu mikroskopu sił atomowych AFM przeznaczonego do badań 2D i 3D. Przeprowadzono charakterystykę mechanicznych właściwości warstwa tlenków – stal (podłoże) na podstawie badań za pomocą scratch testu. Określono przyczepność warstw tlenkowych, siłę tarcia, współczynnik tarcia, głębokość zarysowania oraz siłę, przy której warstwa uległa delaminacji.

14

Ocena wpływu przygotowania podłoża na właściwości tribologiczne nanoceramicznych warstw tlenkowych

Bara M.

Tribologia

|

2014

|

nr 4

9--20

PL

W artykule zostały przedstawione rezultaty badań tribologicznych warstw tlenkowych wytwarzanych na podłożu stopu aluminium o różnym stopniu przygotowania powierzchni we współpracy ślizgowej z tworzywem sztucznym. Utylitarnym celem badań było ograniczenie niekorzystnego wpływu nierówności powierzchni warstwy tlenkowej w procesie zużywania ściernego tworzywa w skojarzeniu ślizgowym z warstwą. Cel ten osiągnięto poprzez określenie wpływu przygotowania podłoża na kształtowanie topografii powierzchni oraz właściwości tribologiczne nanoceramicznych warstw tlenkowych. Badania tribologiczne przeprowadzono na stanowisku tarciowo-zużyciowym typu trzpień–płaszczyzna. Analiza wyników badań tribologicznych została uzupełniona badaniami morfologii powierzchni oraz badaniami stereometrycznymi wykonanymi przed i po teście tribologicznym. Wyniki badań wykazały znaczący wpływ przygotowania podłoża na kształtowanie topografii powierzchni i właściwości tribologiczne warstw powierzchniowych.

EN

The article presents the results of tribological measurements of an aluminium oxide layer, obtained on aluminium alloy substrate with different degrees of surface preparation, with a plastic material in sliding cooperation. The utilitarian goal of the research was to reduce an unfavourable influence of oxide layer surface roughness during the abrasive wear process of the plastic material with the layer. The purpose was achieved by determining the effect of surface preparation on the formation of the surface topography and tribological properties of oxide layer of nanoceramics. The testing pin–plane was conducted on friction– wear conditions. The analysis of the tribological results was supplemented by surface morphology studies and stereometric research made before and after the tribological test. The results showed a significant effect of surface preparation on the formation of surface topography and tribological properties of the surface coating.

15

Wpływ termicznego utleniania na właściwości wytrzymałościowe stopu Ti-6Al-7N

Łuczuk M., Szczepkowska M.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2014

|

z. 2 (8)

123--128

PL

W niniejszej publikacji poddano analizie jedną z możliwych metod modyfikacji powierzchni stopu Ti-6Al-7Nb. Poruszono zagadnienia utleniania izotermicznego i jego wpływu na właściwości wytrzymałościowe. Dla określenia tego wpływu zbadano właściwości wytrzymałościowe samego materiału przed procesem utleniania oraz właściwości wytworzonej warstwy bezpośrednio po przeprowadzeniu utleniania.

EN

In this publication, one of the possible methods of modifying the surface of the alloy Ti- 6Al-7Nb was analyzed. The issues of the isothermal oxidation and its effect on mechanical properties were mentioned here. The mechanical properties before oxidation and the properties of the oxide layer were examined to determine the influence mentioned above.

16

Modyfikacja powierzchni stopu Ti-6Al-7Nb w procesie utleniania izotermicznego

Mierzwa M., Aniołek K., Kupka M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 6

279--284

PL

Celem pracy było określenie zmian struktury stopu tytanu podczas izotermicznego utleniania. Badano stop Ti-6Al-7Nb w stanie wyjściowym i po utlenianiu w zakresie temperatury 500-800 °C, w czasie do 72 h. Opisano kinetykę utleniania stopu oraz skład fazowy i morfologię powierzchni tworzącej się zgorzeliny. W temperaturze utleniania 700 i 800 °C proces utleniania miał przebieg paraboliczny. Skład fazowy warstw tlenkowych był złożony i zmieniał się wraz z temperaturą utleniania, przy czym przeważająca fazą był rutyl. Ciągłą i równomierną warstwę zgorzeliny otrzymano w wyniku utleniania w temperaturze 700 i 800 °C.

EN

Titanium and its alloys are nowadays the most prospective engineering materials and biomedical materials. Despite its advantages,titanium alloys are characterized by low resistance to abrasive wear. One of the most effective methods of the surface engineering for improving the properties of the surface layer on titanium and its alloys is the isothermal oxidation.Changes in the structure and properties of the surface layer can influence in a wide range on processes occurring on the surface of titanium and its alloys. The aim of the study was defining the changes in the structure of titanium alloy during isothermal oxidation. The alloy Ti-6Al-7Nb (before and after oxidation in 500-800 °C for up to 72 hours) was examined.Then, the kinetics of oxidation, phase composition and morphology of the surface were described. At 700 and 800 °C the oxidation process had a parabolic course. The highest weight gain was observed at 800 °C. It was more than twice higher than that obtained at 700 °C in the same time interval. It has been proven that the intensity of the weight gain goes up with temperature and time of oxidation. The morphology of the obtained oxide layer structure was tested in a scanning electron microscope. The layer formed at 600 °C did not cover the whole surface of the sample. Along with the increase of annealing temperature the continuity of the oxide layer also increased. After oxidation at 800 °C the surface of the oxide layer was more developed. For identifying the phases occurring in the obtained oxide layers the phase composition was tested using X-ray diffractometer. The phase analysis revealed that after oxidation at 600 °C four phases were formed: TiO2 as anatase and rutile, NbO, and α-titanium. After oxidation at 700 °C there were detected two phases: TiO2 as rutile and α-titaniu while after oxidation at 800 °C revealed the presence of three phases: TiO2 as rutile, α-Al2O3 and α-Ti. The phase composition of oxide layers was complex and varied with the temperature of the oxidation, but the vast majority of it was dominated by the rutile. It turned out that the oxidation at 700 and 800 °C during 72 h was very effective treatment method because the layer — compact crystalline layer of TiO2 as rutile and a mixture of rutile and stable α-Al2O3 was obtained.

17

Study of the oxide layers on metals by local electrochemical analysis

Rublinetskaya Y., Slepushkin V., Gukin A., Ilinykh E., Stifatov B.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2014

|

Vol. 64, nr 2

90--92

EN

Purpose: In this given work we consider a method CVA that at on one polarization curve allows us to trace the process of formation of the oxide film on the metal surface (anodic part of the curve), while the cathodic part of the curve to estimate the phase composition and its resistivity. Design/methodology/approach: Anodic polarization of metal surfaces in alkaline solutions used for obtaining oxide nanolayers with certain functional properties. To control the process of obtaining nanofilms apply a variety of physical, physicochemical and electrochemical methods. Findings: Theoretical analytical expressions describing the kinetics of growth of the oxide layers are supported by experimental studies of anodic polarization of Pb in alkaline solution. Research limitations/implications: A special place among those methods takes Local Electrochemical Analysis (LEA), allowing localizing electrochemical process at any given point on the surface. Originality/value: Originality of this work is study of the oxide layers on metals by local electrochemical analysis.

18

Charakterystyka zmian wielkości krystalitów w warstwie tlenków powstałych na stali 13CrMo4-5 długotrwale eksploatowanej w podwyższonej temperaturze

Gwoździk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 6

489--491

PL

Praca zawiera wyniki badań dotyczących rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej XRD (badanie składu fazowego, wielkości krystalitów) warstw tlenkowych na stali 13CrMo4-5 długotrwale eksploatowanej w podwyższonej temperaturze (T = 525°C, t = 73 000 h). Badania rentgenograficzne przeprowadzono na powierzchni zewnętrznej rury, następnie powierzchnię warstwy polerowano i ponownie wykonywano pomiary dyfrakcyjne w celu określenia poszczególnych warstw tlenkowych. Próbki poddano pomiarom rentgenowskim z użyciem dyfraktometru rentgenowskiego Seifert 3003T/T i promieniowania pochodzącego z lampy o anodzie kobaltowej (λCo = 0,17902 nm). Wykonano badania rentgenowskie obejmujące pomiary w symetrycznej geometrii Bragga-Brentano (XRD). Pomiary XRD wykonano w zakresie kątów 30÷120°, z krokiem kątowym 0,1° i czasem ekspozycji 4 s. W celu interpretacji wyników (wyznaczenia położenia 2θ) dyfraktogramy opisano krzywą Pseudo Voighta z użyciem programu Analyze. W identyfikacji faz wykorzystano program komputerowy i bazę danych krystalograficznych DHN PDS oraz PDF4+2009. Na podstawie szerokości i położenia refleksów głównych warstwy tlenkowej wyznaczono wielkość krystalitów ze wzoru Scherrera.

EN

The paper contains results of the studies on X-ray diffraction analysis XRD (studying the phase composition, crystallite sizes) of oxide layers on 13CrMo4-5 steel, operated for a long time at elevated temperature (T = 525°C, t = 73,000 h). X-ray studies were carried out on the outer surface of a tube, and then the layer surface was polished down and the diffraction measurements were performed again to determine individual oxide layers. X-ray (XRD) measurements were performed on a Seiffert 3003T/T X-ray spectrometer with a cobalt target tube (λCo = 0.17902 nm). X-ray studies were performed, comprising measurements in a symmetric Bragg- Brentano geometry. XRD measurements were performed in the 30÷120° range of angles with an angular step of 0.1° and the exposure time of 4 s. To interpret the results (to determine the 2θ position and the total intensity INet) the diffraction paterns were described by a Pseudo Voight curve using the Analyze software. A computer software and the PDF4+2009 crystallographic database were used for the phase identification. Based on the width and location of the main oxide layer reflections, the crystallite size has been determined from the Scherrer formula.

19

Modyfikacja powierzchni tytanu w procesie utleniania izotermicznego

Aniołek K., Kupka M., Dercz G.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 8

509--512

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące modyfikacji powierzchni tytanu Grade 2 w procesie utleniania izotermicznego. W badaniach eksperymentalnych opisano kinetykę utleniania badanego materiału w zakresie temperatury 500÷800°C. Wykazano, że im wyższa temperatura, tym intensywniej zachodzą procesy tworzenia się zgorzeliny tlenkowej. Największy przyrost masy stwierdzono w przypadku próbek utlenianych w temperaturze 800°C. Na skaningowym mikroskopie elektronowym określono morfologię otrzymanych warstw tlenkowych. Po utlenianiu w temperaturze 600°C cząstki wytworzonych tlenków były wyraźnie większe. Podwyższenie temperatury prowadziło do powstawania drobnych, zwartych cząstek w warstwie tlenkowej. W celu identyfikacji faz otrzymanych warstw tlenkowych wykonano badania składu fazowego z wykorzystaniem dyfraktometru rentgenowskiego. Stwierdzono, że w temperaturze 600 i 700°C dominującą fazą jest TiO2 w odmianie krystalograficznej rutylu oraz Ti3O. W temperaturze 800°C obserwowano tworzenie się samego rutylu.

EN

The paper presents results of research on surface modification of titanium Grade 2 by isothermal oxidation. Experimental studies described the oxidation kinetics of the test material in the temperature range 500÷800°C. It was shown that the higher the temperature, the more intensive processes occur in the oxide scale formation. The largest weight gain was observed for the samples oxidized at 800°C. The morphology of the layers of oxide was determined by scanning electron microscope. Oxidation at 600°C produced clearly larger oxide particles, while increasing the temperature leads to the formation of small, dense particles in the oxide layer. In order to identify the ingredients of the oxide layers the phase composition was performed using X-ray diffractometer. It was found that at 600 and 700°C the dominant phase is a rutile as variety of crystallographic of the TiO2 and Ti3O. At a temperature of 800°C solely the rutile formation was observed.

20

Adhezja warstw tlenkowych powstałych na stali 13CrMo4-5 stosowanej w energetyce

Gwoździk M., Nitkiewicz Z.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 11

769--772

PL

Materiał do badań stanowiła stal 13CrMo4-5 eksploatowana w temperaturze 525oC w czasie 73 000 godzin. Przeprowadzono charakterystykę mechanicznych właściwości warstwy tlenków (wewnętrzna strona ścianki rury od strony pary) – stal (podłoże) na podstawie badań za pomocą scratch testu. Określono przyczepność warstw tlenkowych, siłę tarcia, współczynnik tarcia, głębokość zarysowania.

EN

13CrMo4-5 steel operated at the temperature of 525°C during 73000 hours was the studied material. Mechanical properties of the oxides layer on the inside surface of tube wall (on the flue steam side) – steel (substrate) were characterised on the basis of scratch tests. The adhesion of oxide layers, friction force, friction coefficient, penetration depth were determined.