Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermal properties of Al alloy matrix composites reinforced with MAX type phases

Dmitruk A., Naplocha K., Strojny-Nędza A.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 1

32--36

EN

A method was developed for manufacturing Al-Si alloy matrix composites reinforced with MAX phases by squeeze casting pressure infiltration of porous preforms. MAX phases in the Ti-Al-C system were synthesized using self-propagating hightemperature synthesis (SHS) in the microwave assisted mode in order to obtain spatial structures with open porosity consisting of a mixture of Ti2AlC and Ti3AlC2. The manufactured composite together with a reference sample of sole matrix material were subjected to the testing of thermal properties such as: thermal conductivity, thermal diffusivity and thermal expansion in the temperature range of 50÷500°C, which corresponds to the expected working temperatures of the material. The specific heat and mass change during heating were also established by means of thermogravimetric analysis. The obtained thermal conductivity coefficients for the Al-Si+Ti-Al-C composite were higher than for the sole MAX phases and equaled 27÷29 W/m·K. The thermal expansion values for the composite material were reduced two-fold in comparison with the matrix.

PL

Opracowano metodę wytwarzania kompozytów na osnowie stopu Al-Si wzmocnionego fazami typu MAX metodą infiltracji ciśnieniowej porowatych preform. Fazy typu MAX syntezowano metodą samorozprzestrzeniającej się syntezy wysokotemperaturowej (SHS), wspomaganej mikrofalami w układzie Ti-Al-C, w celu uzyskania przestrzennych struktur o porowatości otwartej z mieszaniny faz Ti2AlC i Ti3AlC2. Wytworzone materiały kompozytowe wraz z próbką referencyjną w postaci materiału osnowy poddano badaniom właściwości cieplnych, tj. przewodności cieplnej, dyfuzyjności cieplnej oraz rozszerzalności cieplnej w zakresie temperatur 50÷500°C, który przyjęto jako spodziewany zakres temperatur pracy wytworzonych materiałów. Wyznaczono również wartości ciepła właściwego oraz, za pomocą analizy termograwimetrycznej, zmiany masy w stosunku do zmiany temperatury. Uzyskane współczynniki przewodności cieplnej dla materiału kompozytowego Al-Si+Ti-Al-C były wyższe niż dla samych faz typu MAX i wynosiły 27÷29 W/m·K. Zmierzone wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej dla materiału kompozytowego były dwukrotnie niższe w odniesieniu do materiału osnowy.

2

Tribological properties of Al matrix composites reinforced with MAX type phases

Dmitruk A., Naplocha K.

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 2

90--96

EN

A method was developed to manufacture Al-Si alloy matrix composites reinforced with MAX phases by squeeze casting pressure infiltration of porous preforms. The MAX phases were synthesized using self-propagating high-temperature synthesis (SHS) in the microwave assisted mode. For the produced composites abrasive wear resistance tests were carried out using the pin-on-flat method with reciprocating motion for different load values (0.1, 0.2 and 0.5 MPa), while maintaining other parameters (sliding distance, speed) constant. The sliding distance equaled 2000 m with the average speed of 0.3 m/s, whereas the flat counterpart was made of CT70 tool steel with the hardness of 67 HRC and roughness Ra = 0.4÷0.6. Before testing both of the tribosurfaces were degreased with acetone. Volumetric sample consumption was investigated and changes in the structure of the working surfaces were analyzed. Optical and scanning electron microscopy analysis were also performed and elaborated in order to facilitate understanding and interpretation of the wear mechanisms. It was confirmed that the composite materials exhibit more than two times higher wear resistance than that of the matrix itself. The wear rate of the matrix falls within the range of 3.5÷5.5-10−4mm3/Nm, while for the composite material - 1.3÷2.4-10−4 mm3/Nm. In the Al-Si matrix the main wear mechanism was identified to be based on plastic deformation composed of scaling and cracking processes, while for the MAX phase composite it is principally abrasive wear leading to pre-fracture, delamination and extraction of MAX phase platelets.

PL

Opracowano metodę wytwarzania kompozytów na osnowie stopu Al-Si wzmocnionego fazami typu MAX metodą infiltracji ciśnieniowej porowatych preform. Fazy typu MAX syntezowano metodą samorozprzestrzeniającej się syntezy wysokotemperaturowej (SHS) wspomaganej mikrofalami. Dla wytworzonych kompozytów przeprowadzono badania odporności na zużywanie ścierne metodą pin-on-flat realizującą ruch posuwisto-zwrotny dla różnych wartości obciążenia (0,1, 0,2 i 0,5 MPa) przy zachowaniu pozostałych parametrów (droga ścierania, prędkość) stałych. Droga ścierania wynosiła 2000 m przy prędkości średniej 0,3 m/s, zaś przeciwpróbka wykonana była ze stali. Zbadano objętościowe zużycie próbki oraz przeanalizowano zmiany w strukturze powierzchni współpracujących. Przeprowadzono analizę mikroskopową metodami mikroskopii optycznej i skaningowej w celu ułatwienia zrozumienia i interpretacji mechanizmów zużycia. Potwierdzono, że materiały kompozytowe wykazują ponad dwa razy większą odporność na zużywanie ścierne od materiału osnowy. Współczynnik zużycia osnowy wynosił 3,5÷5,5x10−4 mm3/Nm, podczas gdy dla materiału kompozytowego był równy 1,3÷2,4⋅10−4 mm3/Nm. W przypadku osnowy Al-Si zaobserwowano mechanizm zużycia oparty na odkształceniu plastycznym, zaś dla kompozytu wzmocnionego fazami typu MAX było to głównie zużywanie ścierne, prowadzące do powstania pęknięć, delaminacji i ekstrakcji fragmentów płytek faz typu MAX.

3

Microwave assisted self-propagating high-temperature synthesis of Ti2AlC MAX phase

Koniuszewska A., Naplocha K.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 2

109--112

EN

A novel manufacturing method of Ti2AlC MAX phases with TiC carbides was elaborated. Compacted from elemental powders, the samples were heated and synthesized in a microwave field under atmospheric pressure. Microwave radiation selectively heats the reactant particles, though additional SiC support was required. Graphite can be classified as a good absorber whereas in Al, Ti metallic particle electric eddy currents are induced only on the surface. Microwaves heat material from the inside to the outside and usually concentrate on the interface between materials with a different dielectric loss factor. Therefore, it is possible to induce and conduct the reaction, on the microscale, at metal-ceramic or even metal-metal contact points. Energy was transferred from the magnetron through the waveguide and after a few seconds synthesis began and spread to the entire volume of the cylindrical sample. The initiated SHS synthesis first proceeded with the formation of Al-Ti intermetallic and TiC precipitates whose highly exothermic reactions resulted in a significant increase in temperature to ca. 1600°C. Next, these phases are almost completely transformed into plate-like Ti-Al-C MAX phases forming a porous structure of the samples. Such materials can be ideal for components working in extreme conditions (heat exchangers, catalyst substrates, filters) or for composite reinforcing.

PL

Opracowano metodę wytwarzania MAX faz typu Ti2AlC zawierającej wtrącenia węglików TiC. W celu zainicjowania syntezy wypraskę z proszków nagrzewano w polu mikrofalowym pod ciśnieniem atmosferycznym. Promieniowanie mikrofalowe selektywnie nagrzewa proszki substratów, jednakże zastosowano dodatkowo podkładkę wykonaną z SiC, która pełniła rolę absorbera. Grafit jest uważany za materiał dobrze pochłaniający energię mikrofalową, natomiast na powierzchni drobnych cząstek metalicznych Al, Ti są indukowane prądy elektryczne, co przy określonej oporności skutkuje wzrostem temperatury. Mikrofale nagrzewają materiał od wewnątrz i często koncentrują się na styku pomiędzy materiałami o różnym współczynniku strat dielektrycznych. W związku z tym możliwe jest indukowanie i kontrolowanie reakcji na styku cząstek metal-ceramika czy nawet metal-metal. Energia mikrofalowa była przenoszona z magnetronu, za pomocą falowodu, do komory procesowej, aby po kilku sekundach uruchomić syntezę SHS, która rozprzestrzeniała się w całej objętości cylindrycznej próbki. Po zainicjowaniu reakcji powstawały związki międzymetaliczne typu Ti-Al oraz węgliki TiC, co wydzielało znaczne ilości ciepła, powodując wzrost temperatury do ok. 1600°C. Następnie, związki te prawie całkowicie przekształcają się w płytkowe Ti-Al-C MAX fazy, które w makroskali tworzą porowatą strukturę próbki. Materiały takie mogą być wykorzystane na elementy pracujące w ekstremalnych warunkach (wymienniki ciepła, katalizatory, filtry) lub jako umocnienie materiałów kompozytowych.

4

New Method for Preparation of Biodegradable Medical Materials Characterised by Highly Developed Porous Structures

Kowalska S, Krucińska I, Komisarczyk A, Żywicka B

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2014

|

Vol. 22, no. 4 (106)

122--130

EN

This study addresses the preparation of biodegradable and highly porous materials with the chemical purity required for medical materials. The solution method for producing porous structures with table salt was modified through the application of plasticisers in the technological process. In this paper the term medical materials includes dressing and implantable materials as well as scaffolds for tissue culture. A new method is proposed using polymers such as poly(D,L-lactide) and dibutyrylchitin to produce porous structures with enhanced absorption properties.

PL

Przedmiotem prezentowanych badań było wytworzenie biodegradowalnych wysoko-porowatych pianek o czystości chemicznej charakterystycznej dla materiałów medycznych. Zaproponowano modyfikację metody roztworowej produkcji pianek przy użyciu soli kuchennej poprzez dodatkowe zastosowanie plastyfikatorów w procesie technologicznym. Zaproponowana metoda dotyczy wytwarzania wyrobów z poli (D,L – laktydu) i polimerów bioaktywnych, np. dibutyrylochityny a celem jej opracowania było wytworzenie materiałów o podwyższonych właściwościach sorpcyjnych. Dodatek NaCl w ilości nie mniejszej niż 100% oraz gliceryny w ilości 5% w stosunku do masy roztworów polimerowych z 10%PLA4060D, 10%DBC lub 5%PLA/DBC powoduje wzrost adsorpcji wody i soli fizjologicznej o ponad 10 g/g w stosunku do pianek formowanych z użyciem wyłącznie soli. W przypadku pianek z mieszaniny PLA/DBC zawartość soli musi być większa niż 100%, w przeciwnym wypadku następuje rozwarstwienie pianek. Wprowadzenie do układu 50%wt dibutyrylochityny skutkuje obniżeniem pH do poziomu 6,36, co jest korzystne z punktu widzenia biozgodności materiałów i sprzyja tworzeniu korzystniejszych warunków dla procesu gojenia się rany.

5

Poszukiwanie nowych kompozytów węgiel-węgiel na bazie węglowych porowatych kształtek z koksów i poli(alkoholu furfurylowego)

Krzesińska M., Majewska J., Pusz S.

Karbo

|

2011

|

Nr 2

81--87

PL

Celem badań było otrzymanie monolitycznych kompozytów typu węgiel/węgiel z wykorzystaniem koksów jako nośników oraz poli(alkoholu furfurylowego) (PFA) jako wypełniacza. Koksy na nośniki wykonano z wybranych węgli oraz z mieszanek. Węgle wyjściowe pobrano ze śląskich kopalń: "Zofiówka", "Szczygłowice", "Krupiński" i "Jas-Mos". Dla uzyskanych materiałów zbadano: analizę elementarną, gęstość pozorną i rzeczywistą, porowatość objętościową, rozkład mezo- i makroporów, powierzchnię właściwą SBET, dynamiczny moduł sprężystości i przewodnictwo elektryczne. Wykonano również zdjęcia SEM. Koksowe nośniki kompozytów okazały się materiałami o wysokiej zawartości C w granicach 97,6-98,5 % wag., głównie makroporowatymi o średnicy porów 400-900 μm z małym udziałem mezoporów o średnicy do 20 nm. Badania wykazały, że uzyskane kompozyty węgiel/węgiel są porowatymi, lekkimi materiałami o gęstości pozornej poniżej 1 g/cm3 i porowatości w granicach 35-50 %. Struktura ich matrycy jest wytrzymała, bo pomimo dużej porowatości, moduł sprężystości jest wysoki rzędu 4 GPa. Wprowadzenie PFA do koksów spowodowało 4-5 krotne obniżenie ich przewodnictwa elektrycznego.

EN

The aim of the study was to develop carbon-carbon monolithic block composites using cokes as supports and poly(furfuryl alcohol) (PFA) as a filler. Cokes were produced using chosen coals and blends. Coals were collected from the mines: Zofiówka, Szczygłowice, Krupiński and Jas-Mos. The supports and the resultant composites were characterized by means of elemental analysis (CHN), low-temperature physical adsorption of nitrogen, gas helium densitometry, SEM as well as electric and ultrasonic measurements. Elemental analysis evidenced that the coke supports are carbon materials of the C content within the range of 97,6-98,5 wt %. The porous structure of the supports was found to be mainly macroporous with pores of dimension of order 400-900 μm with low contribution of mesopores of dimensions to 20nm. The resultant composites were found to be porous light materials with apparent density of less than 1g/cm3 and bulk porosity ranging from 35 to 50 %, with high stiffness evidenced by dynamic elastic moduli reaching values up to 4 GPa. Addition of PFA to the coke supports was found to decrease electrical conductivity of about 4-5 times.