Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Comparative analysis of microstructure and selected properties of WC-Co-Cr coatings sprayed by high-velocity oxy fuel on S235 and AZ31 substrates

Jonda Ewa, Myalska-Głowacka Hanna, Łatka Leszek, Szymański Krzysztof, Dziekońska Małgorzata

Materials Science Poland

|

2024

|

Vol. 42, No. 1

32--41

EN

The purpose of this work was to carry out comparative studies of WC-Co-Cr coatings deposited using the high velocity oxy fuel (HVOF) method onto two types of substrate material: structural steel S235 and magnesium alloy AZ31. The influence of the substrate material type on the microstructure, phase composition, crystallite size, porosity, Vickers microhardness, instrumental hardness (HIT), Young’s modulus (EIT), and fracture toughness was investigated. For both substrates, the deposited coatings deposited were characterized with fine-grained and compact microstructure. The X-ray diffraction (XRD) revealed presence of following phases: WC, W2C, Co0.9W0.1, and Co3W9C4. The WC phase was the most desirable and stable one with crystallites were below 100 nm. On the other hand, the size of the W2C crystallites was below 30 nm. The coatings obtained showed porosity values equal to 2.3 ± 0.4 vol% and 2.8 ± 0.7 vol% for AZ31 and S235, respectively. The average Vickers microhardness for both types of sample was appproximately 1200 HV0.3. The average HIT values for carbide particles and metallic matrix were around 29 GPa and 6.5 GPa, respectively. In the case of EIT, it was around 620 GPa and 190 GPa for WC and Co-Cr, respectively. The differences between coatings were negligible. The EIT value for both coatings was equal to 344 ± 11 GPa. The fracture toughness was around 4.5 MPa · m1/2 in both cases. The investigations revealed that it is possible to replace steel substrate material with a much lighter equivalent, in this case AZ31 alloy, without deterioration of the coating properties.

2

The Workflow of Ground Penetrating Radar Data Analysis Based on Maximum Energy Difference Steering

Dang Duy Hoang, Le Cuong Van Anh, Nguyen Thuan Van, Nguyen Long Quoc, Huynh Nhan Thanh

Inżynieria Mineralna

|

2023

|

no. 1

195--202

EN

Ground Penetrating Radar is commonly used in civil engineering sectors. Underground anomalies (i.e., electric wires, water pipes or sinkholes) can be detected through representations of hyperbolae in the measured processed GPR image. Our work focuses on detecting the underground objects and understanding their metallic or nonmetallic characteristics. The max energy difference attribute is applied to illuminate their positions while phase analysis process can determine change of phase spectrum in the diffracted signals. For improving phase analysis, we applied a novel workflow combining conventional processed steps and a zooming step for preserving phase originality without disturbed by any unnecessary filters. We applied the workflow in model and real data for proving its effectiveness. Interpretation of two real datasets in Vietnam by our workflow can express existences of the artificial underground anomalies as well as their matter characteristics comparing to their surrounding environments.

PL

Ground Penetrating Radar jest powszechnie stosowany w inżynierii lądowej i wodnej. Podziemne anomalie (np. przewody elektryczne, rury wodociągowe lub zapadliska) można wykryć za pomocą reprezentacji hiperbol w zmierzonym przetworzonym obrazie GPR. Nasza praca koncentruje się na wykrywaniu podziemnych obiektów i zrozumieniu ich metalicznych lub niemetalicznych wła-ściwości. Atrybut maksymalnej różnicy energii jest stosowany do oświetlania ich pozycji, podczas gdy proces analizy fazowej może określić zmianę widma fazowego w dyfrakcyjnych sygnałach. Aby usprawnić analizę fazową, zastosowaliśmy nowatorski przepływ pracy łączący konwencjonalne kroki przetwarzania i krok powiększania w celu zachowania oryginalności fazy bez zakłócania przez niepotrzebne filtry. Zastosowaliśmy przepływ pracy w modelu i rzeczywistych danych, aby udowodnić jego skuteczność. Interpretacja dwóch rzeczywistych zbiorów danych w Wietnamie za pomocą naszego przepływu pracy może wyrazić istnienie sztucznych anomalii podziemnych, a także ich charakterystykę materii w porównaniu z otaczającym je środowiskiem.

3

Characteristic Features of Structure and Analysis of Friction Behavior of Electric-Spark Coatings from Powder Wires

Holubets Volodymyr, Pashechko Mykhaylo, Borc Jarosław, Shpuliar Yuriy, Hasiy Oleksandr, Honchar Ivan

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2023

|

Vol. 17, no 2

299--306

EN

The structure, phase and chemical composition of electric-spark coatings (ESC) obtained on the Elitron installation from powder electrode wires were investigated using a Neophot-2 optical computer microscope, an EVO-40XVP (Carl Zeiss) scanning electron microscope, DRON-3.0 X-ray diffractometer, EXPERT 02L elemental composition analyzer. The structure of the ESC is an austenitic matrix with boride inclusions (Fe,Cr)B, iron boride Fe2B, chromium borides of iron Cr1.65Fe0.35B0.96. The distribution of Cr, Fe and C in these coatings is uneven and varies in wide range. The micromechanical characteristics of the modified surface layer of steel 45 were analyzed using Ultra Nano Hardness Tester and Nan Scratch Tester. The article provides an analysis of the frictional behavior of the ESC under conditions of dry friction and boundary lubrication according to the finger-disc scheme. Frictional stability of such coatings indicates the expediency of using electric-spark alloying (ESA) technology with powder wires (PW) and powder wires with graphite (PWG) to increase the service life of both machine parts and cutting tools.

4

Phase Analysis of Different Liquid Ratio on Metakaolin/Dolomite Geopolymer

Sauffi Ahmad Syauqi, Ibrahim Wan Mastura Wan, Al Bakri Abdullah Mohd Mustafa, Ibrahim Masdiyana, Ahmad Romisuhani, Zaidi Fakhryna Ahmad

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

Vol. 67, iss. 1

247--250

EN

Geopolymer is widely studied nowadays in various scope of studies. Some of the ongoing studies are the study of the various materials towards the geopolymer strength produced. Meanwhile, some of the studies focus on the mixing of the geopolymer itself. This paper discussed the phase analysis of metakaolin/dolomite geopolymer for different solid to the liquid ratio which was, 0.4, 0.6, 0.8, and 1.0, and the properties that affected the geopolymer based on the phases. The constant parameters in this study were the percentage of metakaolin and dolomite used. The metakaolin used was 80% meanwhile dolomite usage was 20%. Besides that, the molarity of NaOH used is 10M and the alkaline activator ratio used is 2.0. All the samples were tested at 28 days of curing. The results show that the 0.8 solid to the liquid ratio used gave better properties compare to other solid to liquid ratio. The phases analyzed were quartz, sillimanite, mullite, and faujasite. The 0.8 S/L ratio shows the better properties compared to others by the test of phase analysis, compressive strength morphology analysis, and functional group analysis.

5

Influence of High-Temperature Oxidizing Conditions on AlCoCrCuNi High Entropy Alloys with and without Silicon Addition

Gawel R., Rogal Ł., Przybylski K., Matsuda Kenji

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

Vol. 67, iss. 2

471--478

EN

Initial investigations on oxidation behaviour and phase transformations of equimolar AlCoCrCuNi high entropy alloy with and without 1 at.% silicon addition during 24-hr exposure to air atmosphere at 1273 K was carried out in this work. After determining the oxidation kinetics of the samples by means of thermogravimetric analysis, the morphology, chemical and phase compositions of the oxidized alloys were determined by means of scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction analysis. Additional cross-section studies were performed using transmission electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectroscopy and selected area electron diffraction. From all these investigations, it can be concluded that minor silicon addition improves the oxidation kinetics and hinders the formation of an additional FCC structure near the surface of the material.

6

Jak oceniać zniszczenia stali kortenowskich? Kiedy jednak malować?

Kunce Izabela, Królikowska Agnieszka

Ochrona przed Korozją

|

2021

|

nr 12

405--411

PL

Niskostopowe stale o podwyższonej odporności na oddziaływanie zmiennych warunków atmosferycznych, nazywane stalami kortenowskimi od wielu lat są powszechnie stosowanym materiałem konstrukcyjnym w krajach rozwiniętych, takich jak Stany Zjednoczone czy Japonia, ale również w Europie. Dzięki zjawisku samorzutnej pasywacji obiekty inżynierskie, w tym mostowe, wykonane ze stali kortenowskich, przy odpowiednich założeniach projektowych, nie muszą być dodatkowo zabezpieczone przed korozją. Brak konieczności przygotowania powierzchni i malowania konstrukcji daje oczywiste oszczędności zarówno na początkowym etapie cyklu życia konstrukcji, jak również w późniejszym okresie, jeśli konstrukcja w dalszym ciągu nie wymaga malowania konserwacyjnego, czego warunkiem jest okresowa ocena stanu warstwy pasywnej na stali. Nie bez znaczenia jest tu również aspekt ekologiczny, ponieważ brak konieczności malowania obiektów inżynierskich ogranicza uwalnianie do atmosfery lotnych związków organicznych. W pracy przedstawiono polowe i laboratoryjne metody określania jakości patyny na obiektach inżynierskich wykonanych ze stali kortenowskiej.

EN

Low alloy steels with increased atmospheric corrosion resistance, known as corten or weathering steels, have been widely used for many years as a construction material in developed countries, such as the United States and Japan, but also in Europe. Due to the phenomenon of spontaneous passivation, engineering structures, including bridges, made of weathering steel, with appropriate design assumptions do not need to be additionally protected against corrosion. The lack of necessity to surface preparation and painting of structures gives obvious savings both at the initial stage of life cycle of the structure, as well as in the later period, if the structure still does not require maintenance painting, which is conditioned by periodic assessment of the state of passive layer on steel. The ecological aspect is also not negligible, as not requiring painting of engineering structures reduces the release of volatile organic compounds into the atmosphere. The paper presents field and laboratory methods for determining the quality of patina on engineering structures made of weathering steel.

7

Influence of spray distance on mechanical and tribological properties of HVOF sprayed WC-Co-Cr coatings

Górnik Monika, Jonda Ewa, Łatka Leszek, Nowakowska Monika, Godzierz Marcin

Materials Science Poland

|

2021

|

Vol. 39, No. 4

545--554

EN

In this work, the tungsten carbide reinforcement in cobalt matrix (WC-Co-Cr) coatings was studied. The deposition process was carried out by high-velocity oxy-fuel spraying (HVOF). The study aimed to investigate the influence of one of the key process parameters, namely spray distance, on the coatings’ microstructure and phase composition, as well as their mechanical and tribological properties. The manufactured coatings were analysed by scanning electron microscopy, X-ray diffraction (XRD), instrumented indentation test, pull-off adhesion test and ball-on-disc method. The results revealed that selection of proper spray distance caused a high index of carbide retention (ICR) amounting to 0.95, which promoted higher hardness and better wear resistance. Instrumental microhardness was in the range of 14.2–14.8 GPa, whereas the Young modulus exhibited values from 336 GPa up to 342 GPa. The bond strength of deposited coatings was in the range of 55–65 MPa. Wear factor values were in the range of 73–81 × 10−7 mm3/(N · m) and the friction coefficient was about 0.4. The dominant wear mechanism is abrasion and adhesive mode supported by the fatigue-induced material delamination.

8

Analysis of Thermal Stability of Intermetallic Phases Precipitates in Continuous Ingots of AlCu4MgSi Alloy

Nuckowski P. M., Kondracki M., Wróbel T.

Archives of Foundry Engineering

|

2019

|

iss. 4

99--104

EN

The article presents the results of research concerning to AlCu4MgSi alloy ingots produced using horizontal continuous casting process. The presented research was focused on the precise determination of phase composition of the precipitates formed during the solidification of ingots and the analysis of their thermal stability. In order to assess the morphology of precipitates in the AlCu4MgSi alloy, data obtained by using a computer simulation of thermodynamic phenomena were compiled with results obtained using advanced research techniques, i.e. High-temperature X-ray diffraction (HT-XRD), SEM-EDS, Thermal and derivative analysis (TDA) and Glow discharge optical emission spectroscopy (GD OES). SEM observations and analysis of chemical composition in micro-areas showed that the precipitates are mainly intermetallic θ-Al2Cu and β-Mg2Si phases, and also presence of Al19Fe4MnSi2 intermetallic phase was confirmed by X-ray diffraction studies. Based on the prepared Thermo-Calc simulation data, high-temperature X-ray diffraction measurements were conducted.

9

Analiza fazowa strefy granicznej połączenia stopu Hastelloy X z lutem Palnicro 36M

Baranowski M., Moszczyńska D., Panasiuk T.

Przegląd Spawalnictwa

|

2018

|

R. 90, nr 2

26--30

PL

W artykule scharakteryzowano strefę graniczną połączenia Hastelloy X – Palnicro 36M, w której oddziaływały bezpośrednio ciekły lut z materiałem podłoża w stanie stałym. Głównym celem prowadzonych badań była analiza mikrostruktury strefy granicznej oraz identyfikacja występujących w niej faz. W badaniach wykorzystano mikroskopie świetlną, skaningową mikroskopie elektronową (SEM) wraz z analizą EDS oraz metodę dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). W strefie granicznej zidentyfikowano fazy tworzone przez: molibden nikiel (Mo1,08Ni2,92), tetrataenite NiFe, chrom nikiel (CrNi), bor chrom Cr5B3. Badania wskazały również na możliwość występowania w strefie granicznej faz na bazie związków międzymetalicznych Cr3NiB6 i Mo6(Ni0,75Si0,25)7.

EN

The article describes boundary zone for the Hastelloy X - Palnicro 36M brazed joint, in which liquid brazing filler metal interacted directly with solid base metal. The main objective of the research was to analyze the microstructure of the border zone and to recognize the occurring phases. Methods used in the research were light microscopy, scanning electron microscopy (SEM) with EDS analysis and X-ray diffraction (XRD). In the phase boundary zone the following phases were identified: molybdenum nickel (Mo1,08Ni2,92), tetrataenite NiFe, chromium nickel (CrNi), baron chromium Cr5B3. Studies have also indicated the possibility of occurrence of phases based on Cr3NiB6 and Mo6(Ni0,75Si0,25)7 intermetallic compound in the phase boundary zone.

10

The Influence of Variable Parameters of Horizontal Continuous Casting on the Structure of AlCu4MgSi Alloy Ingots

Nuckowski P. M., Wróbel T.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 1

196--202

EN

The article presents results of research on the influence of variable parameters of horizontal continuous casting on the structure of AlCu4MgSi (EN AW-2017A) alloy ingots. The special character of the process allows for a continuous change of some of its parameters, namely, of the casting speed and of the rate of the cooling fluid flow thorough the crystallizer. These parameters have a significant impact on the crystallization process of the liquid metal. Depending on the cooling rate, intensity of the convection inside the solidifying alloy, and its chemical composition, there may arise some differences in the structure of the cast. In this study, ingots obtained at different casting speeds have been analyzed. The research methodology, based on light microscopy and electron microscopy (SEM), as well as energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD), allowed for a thorough examination of the structure of the studied materials. The results were shown that an increase in the ingot casting speed leads to an increase in the average grain surface area.

11

DSC Application for Microstructure Investigations of Medieval Cu Alloys

Konieczny J., Labisz K., Głowik-Łazarczyk K., Surma S., Wierzbicki Ł., Jurczyk S.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 2

21--26

EN

Archaeometallurgical investigations presented in this work focus on analysing the microstructure as well as mechanical properties of artefacts from the17th in form of findings performed from cast iron as well as copper casts. The presented research results extend the up-to-date knowledge and present the analysis of structural compounds found in the microstructure of the artefacts from the time dating back to the late Middle Ages in the region around Czestochowa, Poland. The tested samples were found in earth in the city centre under the present marketplace. The excavation works were carried out in summer in the year 2009, and have resulted in the excavation of artefacts in form of copper block of the weight of several kg. The excavation action was led by a group of Polish archaeologists collaborating with the local authorities. The performed pre-dating of this element determines the age of the artefacts as the 17th century AD. The excavations that have been taking place since 2007 have widened the knowledge of the former Czestochowa. Historians of this town have suggested, that the found weight and traces of metallurgical activity suggest that the exposed walls were an urban weight. The weight is visible on the 18th century iconography. What was find on the Old Market indicates that there was a lush economic life before the Swedish invasion in this part of Poland. Some buildings lost their functions or were changed, others died in fires, but new places developed. To describe the microstructure, with its structural components, research was done using microscopy techniques, both of the light as well as electron microscopy (SEM), also chemical composition analysis was carried out using the EDS technique, as well as tool for phase analysis were applied in form of X-Ray Diffraction (qualitative analysis), especially for the reason to describe the phases present in the excavated material. This research will help to obtain new information in order to investigate further archaeometallurgical artefacts, extending the knowledge about middle age metallic materials its usage and manufacturing.

12

Influence of dopants on structure of polycrystalline bismuth niobate

Czekaj D., Lisińska-Czekaj A.

Advances in Materials Science

|

2018

|

Vol. 18, nr 4(58)

35--41

EN

Bismuth niobate (BiNbO4) has attracted attention as a low-fired ceramics with promising microwave application potential. BiNbO4 ceramics was fabricated by mixed oxide method and sintered at temperature T<1000°C. As the sintering aids a small amount of CuO oxide was used. The crystalline structure of the ceramic samples was examined by X-ray diffraction method at room temperature. The Rietveld refinement method was used for analysis of diffraction data. As a result an influence of dopants on crystal structure of bismuth niobate (BiNbO4) ceramics was revealed. It was found that fabricated BiNbO4 ceramics adopted the orthorhombic symmetry (α-BiNbO4 phase, Pnna (52) space group). Small differences in elementary cell parameters were found.

13

Iron-containing phases in metallurgical and coke dusts as well as in bog iron ore

Szumiata T., Rachwał M., Magiera T., Brzózka K., Gzik-Szumiata M., Gawroński M., Górka B., Kyzioł-Komosińska J.

Nukleonika

|

2017

|

Vol. 62, No. 2

187--195

EN

Several samples of dusts from steel and coke plants (collected mostly with electro filters) were subjected to the investigation of content of mineral phases in their particles. Additionally, sample of bog iron ore and metallurgical slurry was studied. Next, the magnetic susceptibility of all the samples was determined, and investigations of iron-containing phases were performed using transmission Mössbauer spectrometry. The values of mass-specific magnetic susceptibility  varied in a wide range: from 59 to above 7000 × 10−8 m3kg−1. The low values are determined for bog iron ore, metallurgical slurry, and coke dusts. The extremely high  was obtained for metallurgical dusts. The Mössbauer spectra and X-ray diffraction patterns point to the presence of the following phases containing iron: hematite and oxidized magnetite (in coke and metallurgical dusts as well as metallurgical slurry), traces of magnetite fi ne grains fraction (in metallurgical dusts), amorphous glassy silicates with paramagnetic Fe3+ and Fe2+ ions, traces of pyrrhotite (in coke dusts), α-Fe and nonstoichiometric wüstite (in metallurgical slurry), as well as ferrihydrite nanoparticles (in bog iron ore). For individual samples of metallurgical dusts, the relative contributions of Fe2+/3+ ions in octahedral B sites and Fe2+ ions in tetrahedral A sites in magnetite spinel structure differs considerably.

14

Microstructure of Archaeological 17th Century Cast Copper Alloys

Konieczny J., Labisz K., Głowik-Łazarczyk K., Ćwiek J., Wierzbicki Ł.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 2

190--196

EN

In Poland, researchers have a very strong interest in archaeometallurgy, which, as presented in classical works, focuses on dating artefacts from the prehistoric and early medieval periods in the form of cast iron and copper castings. This study, extending the current knowledge, presents the results of a microstructure investigation into the findings from the Modern era dating back to the late Middle Ages. The investigated material was an object in the form of a heavy solid copper block weighing several kilograms that was excavated by a team of Polish archaeologists working under the direction of Ms Iwona Młodkowska-Przepiórowska during works on the marketplace in the city of Czestochowa during the summer of 2009. Pre-dating of the material indicates the period of the seventeenth century AD. The solid copper block was delivered in the form of a part shaped like a bell, named later in this work as a “kettlebell”. To determine the microstructure, the structural components, chemical composition, and homogeneity, as well as additives and impurities, investigations were carried out using light microscopy, scanning electron microscopy including analysis of the chemical composition performed in micro-areas, and qualitative X-ray phase analysis in order to investigate the phase composition. Interpretation of the analytical results of the material’s microstructure will also help modify and/or develop new methodological assumptions to investigate further archaeometallurgical exhibits, throwing new light on and expanding the area of knowledge of the use and processing of seventeenth-century metallic materials.

15

Wpływ warunków procesu spiekania na wybrane właściwości kompozytu TiN-TiB2

Wyżga P., Zybura-Skrabalak M., Jaworska L., Szutkowska M.

Prace Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania. Zeszyty Naukowe

|

2015

|

nr 91

125--125

PL

Azotki i borki metali przejściowych z grupy IV, V, VI układu okresowego (np. Ti, Zr, Nb, Ta) charakteryzują się dobrymi właściwościami mechanicznymi, takimi jak twardość, moduł Younga czy odporność na działanie wysokich temperatur. W porównaniu z tlenkami odznaczają się lepszą stabilnością chemiczną w wysokich temperaturach i odpornością na pękanie powierzchniowe. Kombinacja tych właściwości powoduje, że coraz częściej podejmowane są próby otrzymania kompozytów o osnowie borków i azotków, o jak najlepszym zagęszczeniu, do zastosowań wysokotemperaturowych oraz do pracy w warunkach zużycia ściernego. Dotychczasowe badania wykazały, że kompozyt TiN–TiB2 charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami tribologicznymi w wysokich temperaturach. Niska spiekalność azotków i borków wynika z ich wysokiej temperatury topnienia oraz niskiego współczynnika dyfuzji. Według danych literaturowych trudności w otrzymywaniu kompozytów TiN–TiB2 wiążą się również z utratą azotu podczas spiekania, które to zjawisko obserwujemy w temperaturach powyżej 1800°C. Proces ten wpływa na wzrost porowatości i obniżenie właściwości mechanicznych kompozytu. Otrzymanie kompozytu składającego się z tych dwóch faz, o wysokim stopniu zagęszczenia, w tym przypadku jest trudne do realizacji metodami konwencjonalnymi, dlatego prowadzone są próby spiekania z wykorzystaniem reakcyjnej metody SHS, która wymaga zastosowania prekursorów Ti, BN, B lub TiH2 i BN. Mieszanki proszków TiN–TiB2 spiekane są zazwyczaj metodami HP, HIP, ciśnieniowymi z bezpośrednim grzaniem przepływającym prądem SPS/FAST lub reakcyjnie (SPS–SHS). Wytworzenie kompozytu TiN–TiB2 o dobrych właściwościach mogłoby poszerzyć zastosowanie TiN i TiB2, ograniczone ze względu na trudną spiekalność. W prezentowanej pracy przeprowadzono analizę wpływu dodatku TiB2 na spiekalność i właściwości fizyczno-mechaniczne kompozytów TiN–TiB2 z wykorzystaniem różnych metod spiekania tj. swobodnego, mikrofalowego, SPS/FAST, HP–HT. Przeprowadzono analizę spiekalności mieszanek mikrometrycznych i nanometrycznych proszków TiN–TiB2. Zastosowano dwa rodzaje mieszanek: 70% mas. TiN – 30% mas. TiB2, 50% mas. TiN – 50% mas. TiB2. Z analizy wykresu fazowego materiałów TiN–TiB2 wynika, że temperatura topnienia wytypowanych mieszanek powinna być niższa od temperatury topnienia każdej z faz TiN i TiB2. Badania wykazały, że kompozyt z 30% mas. TiB2 ma wyższą gęstość względną od kompozytów z 50% masy TiB2. Materiały o najwyższych właściwościach fizycznych i mechanicznych otrzymano z proszków mikrometrycznych o składzie 70% mas. TiN – 30% mas. TiB2 i 50% mas. TiN – 50% mas. TiB2. Uzyskane właściwości fizyczne i mechaniczne w spiekach TiN–TiB2 otrzymanych metodami wykorzystującymi podwyższone ciśnienie SPS/FAST, HP–HT, wskazuje na możliwość spiekania tych materiałów w temperaturze niższej o 600°C w porównaniu do spiekania swobodnego. W typowym procesie spiekania swobodnego wygrzewanie w temperaturze wytrzymania trwa godzinę, podczas gdy spiekanie SPS/FAST i HP–HT w przypadku badanych kompozytów wyniosło odpowiednio 5 minut i 40 sekund. Z rezultatów badań wynika, że metody ciśnieniowe intensyfikują procesy dyfuzyjne, co prowadzi do ograniczenia czasu spiekania do kilku minut w metodzie SPS/FAST lub sekund w metodzie wysokociśnieniowej. Wykazano jednoznacznie korzystny wpływ metody SPS/FAST na proces spiekania kompozytu TiN–TiB2. Materiały spiekane tą metodą charakteryzują się korzystnym ściskającym charakterem naprężeń na powierzchni kompozytu i niewielkim rozrostem ziarna w porównaniu do spieków o tym samym składzie fazowym, otrzymanych metodą spiekania swobodnego. Wykazano także konieczność stosowania ciśnieniowych metod spiekania w przypadku nanoproszków TiN–TiB2. Uzyskane wyniki badań potwierdzają tezę, że zastosowanie niekonwencjonalnych technik spiekania pozwala otrzymać materiały o wyższym zagęszczeniu i lepszych właściwościach fizycznych i mechanicznych w porównaniu do materiałów otrzymanych metodą spiekania swobodnego, szczególnie w odniesieniu do nanoproszków TiN–TiB2.

EN

The work was carried out to investigate the influence of sintering conditions on nano and micropowders of TiN–TiB2. The conventional, microwave, SPS/FAST, and HP–HT sintering methods were used. Two types of mixtures containing 70% TiN - 30% TiB2 and 50% TiN – 50% TiB2 by mass were sintered. The analyzes of chemical and phase composition, microstructure examination by SEM and TEM, measurements of internal stresses, selected physical and mechanical properties (density, Young's modulus, microhardness, surface cracking resistance) and measurement of the nitrogen content by extracting heat were carried out. It has been clearly demonstrated that pressure methods of sintering like SPS/FAST and HP–HT have beneficial effect on consolidation process of the TiN–TiB2 composite. Materials sintered by these methods were characterized by good physical and mechanical properties. It was also shown that there is a need to use pressure method of compaction during sintering of TiN–TiB2 nanoparticles. The results confirm the thesis that the use of non-conventional sintering techniques allows to obtain materials with higher density and better physical and mechanical properties compared to the materials obtained by free sintering, particularly with regard to TiN–TiB2 nanopowders.

16

Sekwencyjna technologia modyfikacji warstwy wierzchniej stali narzędziowych do obróbki plastycznej na zimno

Toboła D., Wantuch E., Rusek P., Zybura-Skrabalak M.

Prace Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania. Zeszyty Naukowe

|

2015

|

nr 90

116--116

PL

W pracy podjęto problematykę oddziaływania dwóch powszechnie stosowanych w praktyce przemysłowej obróbek wykończeniowych na właściwości narzędzi przeznaczonych do obróbki plastycznej na zimno. Określono wpływ nagniatania ślizgowego kompozytem diamentowym i azotowania gazowego na wybrane właściwości użytkowe typowych dla nowoczesnej technologii obróbki plastycznej stali narzędziowych Sverker 21 i Vanadis 6. Tematykę badań uzasadniono małymi kosztami proponowanej sekwencyjnej technologii wykończeniowej oraz wieloletnim doświadczeniem Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania (IZTW) w prowadzeniu badań nad procesem nagniatania ślizgowego kompozytem diamentowym. W pracy przedstawiono aktualny stan wiedzy dotyczący sekwencyjnych procesów obróbki powierzchniowej obejmujących proces deformacji plastycznej warstwy wierzchniej (WW) i azotowanie, dyfuzyjną obróbkę cieplno-chemiczną. W ramach optymalizacji procesu nagniatania przeprowadzono pomiary struktury geometrycznej powierzchni (SGP) próbek z badanych stali – określono wpływ nagniatania na mikrostrukturę warstwy wierzchniej. Przeprowadzono analizę mikrostruktury i składu chemicznego składników strukturalnych w badanych warstwach osobno po toczeniu i azotowaniu oraz po obróbce sekwencyjnej toczenie-nagniatanie-azotowanie. Określono właściwości mikromechaniczne, takie jak moduł sprężystości i mikrotwardość na zgładach poprzecznych po przeprowadzonych procesach obróbki powierzchniowej. Badania przy użyciu mikroskopii XRD wraz z identyfikacją faz wykonano dla obu badanych stali, po obróbce cieplnej i po wybranych procesach obróbki powierzchniowej. Analiza obejmowała także wpływ obróbek na poziom naprężeń w warstwie przypowierzchniowej dla obu badanych stali poddanych czterem wariantom obróbki (toczenie, toczenie-nagniatanie, toczenie-azotowanie, toczenie-nagniatanie-azotowanie). Oceny właściwości użytkowych dokonano na podstawie badań tribologicznych metodą kula-tarcza (ang. ball-on-disc). Udowodniono, że oddziaływanie procesu nagniatania ślizgowego i azotowania gazowego sprzyja wzrostowi oraz ujednorodnieniu warstwy azotowanej, podnosi mikrotwardość warstw powierzchniowych badanych stali narzędziowych, zapewnia korzystny stan naprężeń ściskających i w efekcie podwyższa ich odporność na zużycie ścierne. Przedstawione w pracy wyniki wskazują na istnienie synergii procesów nagniatania ślizgowego i azotowania gazowego.

EN

The effects of the interaction of two commonly used industrial finishing treatments, slide diamond burnishing and gas nitriding, on two tool steels, Sverker 21 and Vanadis 6, are reported. The research topics was justified by the low costs of the proposed sequential finishing technologies and long experience of the Institute of Advanced Manufacturing Technology (IAMT) in slide diamond burnishing. The current state of knowledge concerning the combined surface treatment processes, including plastic deformation of the surface layer (SL) and thermochemical treatment are presented. In order to optimize the burnishing process, measurements of surface geometrical structure (SGP) of the steel samples were made to determine the effect of burnishing on the microstructure of SL. Analysis of the microstructure and chemical composition of structural components in the studied layers, separately after turning and nitriding and after sequential treatment: turning-burnishing-nitriding, were carried out. Micromechanical properties, modulus of elasticity and microhardness, were determined on metallographic section after the surface treatments. Microscopic studies and XRD for the identification of phases were performed for both steels after heat treatment and after selected surface treatment processes. The effects of treatments on internal stresses in the surface layer for both steels, subjected to four variants of treatment (turning, turning-burnishing, turning-nitriding, turning-burnishing-nitriding) were also analyzed. Assessing the performance was made, inter alia, by tribological testing by the ball-on-disc method. It was proved that the synergistic interaction of slide diamond burnishing and gas nitriding promotes the growth and homogenization of the nitrided layer, increases the microhardness of tool steels surface layer, provides beneficial compressive stress state and consequently increases the wear resistance of tool steels. The work results indicate a synergistic interaction of slide burnishing and gas nitriding processes.

17

Opracowanie metodyki rentgenowskiej ilościowej analizy fazowej mieszanin krzemianów warstwowych o strukturze nieuporządkowanej

Konopka G., Perkowski K., Gizowska M., Osuchowski M., Witosławska I., Marciniak-Maliszewska B., Kobus I.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2015

|

R. 8, nr 22

34--43

PL

Do opracowania metodyki badawczej zastosowano wzorce materiałów, w tym wzorce krzemianów warstwowych, z których sporządzono mieszaniny o ustalonym składzie. Przygotowanie próbek obejmowało separację grawitacyjną w celu możliwie najwyższego stopnia oczyszczenia zakupionych wzorców z domieszek minerałów nieilastych. Wyseparowane próbki były analizowane metodą dyfrakcji rentgenowskiej, a ich obraz dyfrakcyjny został zapisany jako wzorzec i wykorzystany w późniejszych badaniach przygotowanych mieszanin wieloskładnikowych. Próbki wzorcowe i mieszaniny były analizowane z wykorzystaniem posiadanego oprogramowania TOPAS v4.2 i TOPAS v5.0 oraz DIFFRAC EVA, co pozwoliło na użycie metody Rietvelda oraz innych metod polegających na dopasowywaniu obliczonego obrazu dyfrakcyjnego względem zmierzonego, na podstawie udokładnianych parametrów strukturalnych. Wykazano, że metoda PONKCS w połączeniu z tradycyjnie stosowaną w rentgenowskiej ilościowej analizie fazowej metodą Rietvelda pozwala na efektywne i stosunkowo precyzyjne oznaczenie zawartości zdefektowanych minerałów ilastych w mieszaninach wieloskładnikowych.

EN

In order to define the proper analytical methodology a set of standards including layer silicates was used, from which the mixtures of known composition were prepared. Sample preparation included gravity separation aimed to purify purchased standards from non-clay admixtures. Separated samples were analyzed by roentgen diffraction technique (XRD) and their diffraction signal was saved and used in the later analyses of prepared multicomponent mixtures. Standard samples and prepared mixtures were analyzed with TOPAS v4.2, TOPAS v5.0 and DIFFRAC EVA software which allowed for implementation of the Rietveld method as well as other techniques relying on fitting of the calculated to measured diffraction profile due to the adjustment of the refinable parameters. It was shown that the PONKCS method combined with the traditional Rietveld refinement allows for effective and relatively precise measurement of the quanitity of the highly defected clay minerals in the multicomponent mixtures.

18

Phase, microstructure and microwave dielectric properties of A-site deficient (La, Nd) 2/3TiO3 perovskite ceramics

Saleem M., Iqbal Y., Qin S., Wu X., Zhu F.

Materials Science Poland

|

2015

|

Vol. 33, No. 1

126--130

EN

(La, Nd)2/3TiO3 ceramics were prepared through a conventional solid state mixed oxide route. For phase and microstructure analysis, XRD and SEM were used, respectively. Microwave dielectric properties were measured using a network analyzer. XRD patterns revealed the formation of the parent (La, Nd)2/3TiO3 phase along with (La, Nd)4Ti9O24 as a secondary phase. The microstructure consisted of rectangular and needle shaped grains, which decreased in size from 4 μ m to 2 μm with an increase in sintering temperature from 1300 °C to 1350 °C. Decrease in grain size caused an increase in density of the samples from 4.81 g/cm3 to 5.17 g/cm3. Microwave dielectric properties of the samples calcined and sintered in air atmosphere were εr = 40.35, Q × f = 3499 GHz and τ f = 0 ppm/°C, whereas for a sample calcined in nitrogen and sintered in air they were εr = 40.18, Q × f = 4077 GHz and τ f = +4.9 ppm/°C, respectively.

19

Evaluation of the Possibility of Applying Spatial 3D Imaging Using X-Ray Computed Tomography Reconstruction Methods for Quantitative Analysis of Multiphase Materials

Matysik P., Chojnacki M., Jóźwiak S., Czujko T., Lipiński S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2663--2670

EN

In this paper the possibility of using X-ray computed tomography (CT) in quantitative metallographic studies of homogeneous and composite materials is presented. Samples of spheroidal cast iron, Fe-Ti powder mixture compact and epoxy composite reinforced with glass fibers, were subjected to comparative structural tests. Volume fractions of each of the phase structure components were determined by conventional methods with the use of a scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) quantitative analysis methods. These results were compared with those obtained by the method of spatial analysis of the reconstructed CT image. Based on the comparative analysis, taking into account the selectivity of data verification methods and the accuracy of the obtained results, the authors conclude that the method of computed tomography is suitable for quantitative analysis of several types of structural materials.

PL

W pracy przedstawiono możliwość wykorzystania rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) w ilościowych badaniach metalograficznych materiałów jednorodnych oraz kompozytowych. Badaniom porównawczym poddano wypraskę mieszaniny proszkowej Fe – Ti, żeliwo sferoidalne, a także kompozyt epoksydowy zbrojony włóknami szklanymi. Udział objętościowy poszczególnych składników strukturalnych określano za pomocą klasycznych metod stereologicznych z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) oraz metodami rentgenowskiej analizy ilościowej (XRD). Uzyskane typowymi metodykami wyniki porównano z rezultatami otrzymanymi za pomocą metody przestrzennej analizy obrazu tomografii komputerowej. Na podstawie przeprowadzonych analiz, biorąc pod uwagę selektywny sposób weryfikacji danych oraz dokładność uzyskiwanych wyników, można stwierdzić przydatność wykorzystania metody tomografii komputerowej, w obszarze ilościowej analizy strukturalnej szerokiego spektrum materiałów konstrukcyjnych.

20

Phase Analysis of Explosive Welded Ti-Cr/Ni Steel in As-Received State and after Heat Treatment Using Synchrotron

Ostroushko D., Mazancová E., Saksl K., Milković O.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1611--1614

EN

Surface coatings protection is one of the most important processes ensuring efficient and economic use of basic materials, mostly of lower-quality. At interface of clad and basic material intermetallic phases are formed, representing quite different matrix with dissimilar properties unlike the welded materials. One type of surface coating is explosive bonding which belongs to group of pressure welding. The work is focused on interface shape line, inhomogeneities in vicinity of the wave joint both in basic material and in vicinity of weld line of the Ti and Cr/Ni stainless steel (SS) matrix. Investigated weld was both in as-received state and after heat treatment carried out at 600°C/90 minutes/air. Presented phases have been identified using X-ray diffraction performed by synchrotron. The Tiα, Fe-fcc, Fe-bcc and intermetallic phases Fe2Ti were detected at interface area.

PL

Jednym z najważniejszych procesów zapewniających skuteczne i ekonomiczne uwarunkowane stosowanie materiałów konstrukcyjnych jest pokrywanie powierzchni warstwą ochronną. W strefie połączenia następuje formowanie się faz międzymetalicznych charakteryzujących się całkowicie odmiennymi od materiałów łączonych własnościami. Jednym ze sposobów pokrycia powierzchni materiałów jest zgrzewanie wybuchowe, które należy do metod ciśnieniowych. Praca została zogniskowana na charakterystyce kształtu linii połaczenia, niejednorodnościach w okolicy rozchodzenia się fali wybuchu obydwu materiałów, jak i w okolicach linii samego połączenia Ti oraz Cr/Ni stali niskowęglowej (SS). Badania fazy przetopionej w obydwu materiałach prowadzono po przeprowadzeniu obróbki termicznej, która przeprowadzono w temperaturze 600°C przez 90 minut, bez atmosfery ochronnej. Pojawiające się fazy zostały przebadane z wykorzystaniem dyfrakcji promieni rentgenowskich w synchrotronie. Ujawniono fazy Tiα, Fe-fcc, Fe-bcc oraz fazę międzymetaliczną Fe2Ti w obszarze połączenia.