Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wettability of the System of Cast Iron and Magnesia Ceramics with Graphite

Hosadyna-Kondracka Małgorzata, Nowak Rafał, Turalska Patrycja, Bruzda Grzegorz, Boroń Łukasz, Wawrylak Marek

Archives of Foundry Engineering

|

2022

|

Vol. 22, iss. 3

25--33

EN

In this paper examinations of high-temperature wetting tests of 3 systems of liquid alloy – cast iron in contact with ceramic materials: magnesia ceramics in combination with natural graphite were presented. After wettability testing, the microscopic observations of the morphology of the sample surface and the cross-section microstructure with the chemical composition in micro-areas were examined. One of the objective of this work was also to verify whether the graphite content would affect the wettability of the magnesia ceramics. The study of high-temperature wetting kinetics of the liquid alloy in contact with the ceramic material, by the "sessile drop" method with capillary purification (CP) procedure was conducted. Under the test conditions, at a temperature of 1450°C and time 15 minutes, all 3 experimental systems showed a non-wetting behaviour. The average contact angle for the system with cast iron drop on magnesia ceramics was 140°, on magnesia ceramics with 10 parts per weight of graphite was 137° and on magnesia ceramics with 30 parts per weight of graphite - 139°. Microscopic observations revealed that in the case of the sample consisting of the cast iron drop on the substrate with magnesia ceramics, the formation of fine separations was not observed, unlike the systems with the substrate with magnesia ceramics and the addition of natural graphite. Numerous, fine droplets accumulate on the graphite flakes and consist mainly of Si as well as Fe and O. On the other hand, the rough MgO grains have a gray, matt surface, without fine separations. The conducted observations indicate the mechanical nature of the bonding - liquid metal penetrates into the pores of the rough ceramics of the substrate. However, in the case of systems of cast iron drop with magnesia ceramics and addition of graphite, probably the adhesive connection and the physical attraction of elements derived from cast iron drop with the flake graphite appeared as well.

2

The Influence of Alloying Additions on High Temperature Interaction Between Molten Compacted Graphite Iron and Alumina

Sobczak N., Bacior M., Turalska P., Bruzda G., Homa M., Sobczak J. J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 3

1227--1238

EN

High temperature behavior of three compacted graphite iron (CGi) alloys on polycrystalline aluminasubstrates (99.7%, porosity <3%) were examined by the sessile drop method combined with classical contact heating procedure in flowing Ar. High-speed high-resolution CCd camera was used for continuous recording of the CGi/Al2 O3 couples during melting alloy, heating to and holding the couples at the test temperature of 1450°C for 15 min and their subsequent cooling. The comparative studies were made with conventional CGi (in wt.%: 3.70 C, 2.30 Si, 0.44 Mn, 0.054 P, 0.017 Mg, 0.015 S) and two alloys additionally containing the same amounts of 0.25 Mo, 0.1 V, 0.045 Sn and 0.032 Sb with different concentrations of Mg + Cu additions, i.e. 0.01Mg + 0.33Cu and 0.02Mg + 0.83Cu. All three CGi alloys demonstrated non-wetting behavior on the Al2 O3 substrates while the contact angle values slightly decreased with increase of the Mg + Cu content in the alloy, i.e. 131° (unalloyed CGi), 130° (0.01Mg + 0.33Cu) and 125° (0.02Mg + 0.83Cu). Structural characterization of solidified couples by light microscopy and scanning electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy revealed: 1) heterogeneous nucleation of discontinuous graphite layer at the drop-side interfaces and on the surface of the drops; 2) reactively formed Mg-rich oxide layer at the substrate-side interface; 3) the formation of satellite droplets on the surface of the drops during their solidification; 4) degeneration of initially compacted graphite to lamellar graphite after remelting and subsequent solidification of the drops, particularly in their surface layer.

3

Software for determination of surface tension with sessile drop method

Lytvyn M.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2017

|

Vol. 21, No 1

65--76

EN

The sessile drop method was implemented to calculate the values of the surface tension coefficient of liquid metals. Appropriate software was developed to increase the data processing efficiency and the accuracy of the obtained results. This paper provides information on the structure and applications of the designed programs as well as the underlying mathematical models used during computations. Since the determination of the surface tension coefficient in this study is based on the recognition of drop outlines from a digital image, the problems of calibration and appropriate photography mode adjustments are mentioned in this paper. In addition, the methods of controlling the research equipment using Arduino shields are described. Finally, the research results are presented in the form of graphs which show the temperature dependence of the studied parameters of metallic samples and compared with the literature data.

4

Badania stabilności zawiesiny metalowo-ceramicznej po wielokrotnym przetopie kompozytu na bazie stopu aluminium A359 zbrojonego cząsteczkami Al2O3

Pietrzak K., Sobczak N., Sobczak J. J., Klasik A., Kudyba A., Darłak P., Długosz P., Wojciechowski A., Sienicki E.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 2

69--84

PL

Metodę kropli leżącej zaadaptowano do badań wpływu wielokrotnego przetapiania i odlewania metalowych materiałów kompozytowych na strukturalną stabilność zawiesiny metalowo-ceramicznej. Do badań stosowano komercyjny kompozyt o osnowie stopu aluminium A359 (AlSiMg) firmy DURALCAN zawierający ok. 20% obj. cząsteczek tlenku glinu. Kompozyt poddano 10-krotnemu przetopieniu i odlewano, stosując dwa procesy znacznie różniące się czasem krzepnięcia zawiesiny metalowo-ceramicznej, tj. odlewanie grawitacyjne oraz prasowanie w stanie ciekłym (squeeze casting). Próbki kompozytu po każdorazowym cyklu przetopu i odlewania poddano badaniom wysokotemperaturowym na podłożu z tlenku glinu w próżni w temperaturze 850°C w ciągu 30 min. Zarówno bezpośrednia obserwacja zachowania próbek kompozytu podczas ich nagrzewania, jak i analiza strukturalna zakrzepłych próbek wykazała, że podczas topienia powstająca kropla zawiesiny metalowo-ceramicznej nie ulega rozwarstwianiu i zachowuje stabilność w badanym okresie czasowym, niezależnie od liczby przeprowadzonych przetopów i zastosowanego następnie sposobu odlewania kompozytu. Uzyskane wyniki potwierdzają dotychczasowe badania wskazujące na możliwość wielokrotnego przetapiania i ponownego odlewania kompozytów metalowych bez istotnej utraty ich właściwości użytkowych. Stwierdzona wysoka stabilność pierwotnej jednorodności zawiesiny metalowo- -ceramicznej upoważnia do zakwestionowania powszechnie akceptowanej tezy o nieprzydatności odlewanych kompozytów metalowych do recyklingu.

EN

The sessile drop method was adopted to investigate the effect of multiple re-melting and casting of metal matrix composite on the structural stability of metal-ceramic slurry. Commercial aluminum matrix composite made of the A359Al alloy reinforced with about 20 vol. % Al2O3 particles was produced by DURALCAN and next re-melted and recast ten times using two casting methods, i.e. conventional gravity casting and squeeze casting. The samples taken from all composite ingots produced after every cycle of re-melting and re-casting were used for high temperature tests at a temperature of 850°C for 30 min, under vacuum conditions. Both direct observations of the behavior of composite samples placed on alumina substrates during their contact heating and at the test temperature as well as the detailed structural characterization of solidified droplets have shown high structural stability of the metalceramic slurry, irrespective of the number of re-melts and type of casting process used afterwards. The high stability of the originally obtained composite microstructure in each subsequent re-melting step in this study also entitles one to question the widely accepted opinion on the difficulties with re-melting of cast composites, and thus their unsuitability for recycling.

5

A comparison of various imaging modes in scanning electron microscopy during evaluation of selected Si/refractory sessile drop couples after wettability tests at ultra-high temperature

Polkowska A., Warmuzek M., Kalarus J., Polkowski W., Sobczak N.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 4

337--344

EN

In this work, FEI SciosTM field emission gun scanning electron microscope (FEG SEM) equipped with a unique combination of analytical and imaging detectors was utilized to examine structure and chemistry of selected Si/ refractory couples. The couples were obtained in wettability tests performed by the sessile drop method coupled with contact heating of a refractory substrate (h-BN, SiC) at ultra-high temperature (up to 1750°C). The SEM observations were carried out on top-views of the couples, in order to evaluate surface and interfacial phenomena in Si/h-BN and Si/SiC systems. A full range of available detectors (e.g. classical Everhart-Thornley detector (ETD) or advanced in-lens detectors) working under various operation modes (secondary electrons (SE), backscattered electrons (BSE), a mixed mode), were used upon analyses in order to reveal specific features of obtained structures.

6

Evaluation of Contact Angle on Pyrite Surface

Koval L., Matysek D.

Inżynieria Mineralna

|

2014

|

R. 15, nr 2

119--125

EN

In the present paper, the contact angle measurements using six different xanthate solutions and distilled water were studied on twelve polished pyrite surfaces using sessile drop method. The 10% solutions of three potassium and three sodium xanthates were used. The pyrite samples from six countries and ten different deposits were utilized. The chemical composition of pyrites was studied using EDX microanalysis which proved that pyrite samples were not heterogenic. No relation or dependence between the contact angle and the chemical composition (i.e., Fe:S ratios) was found. The average values of contact angles measured using potassium and sodium xanthates were lower than the values of contact angle measured using distilled water. From these measurements can be concluded, that the pyrite samples are favourably wetted by either potassium or sodium xanthates than distilled water in flotation environment. The comparison of potassium and sodium xanthates showed better suitability of the potassium xanthates for the possible pyrite flotation (lower contact angle was measured on eight out of twelve samples for potasium xanthates). Pyrite samples Sokolov, Jachymov and Kutna Hora showed the lowest average contact angle values from all xanthates using potassium amyl xanthate (PAX) with average values of 34,80°, 42,94° and 31,01° respectively. The sodium xanthates would be more appropriate for the Navajun 2 and 3, Jachymov Sadon, and Norilsk pyrite samples. Very small differences in average contact angle values were obtained when potassium/sodium ethyl and isobutyl xanthates were compared. The minimum average values of contact angle for six out of twelve samples and for five out of eight samples in hydrothermal deposits were measured using ethyl xanthates what makes them the most suitable collectors for the pyrite samples from hydrothermal deposits and for pyrites in general. Even smaller variation in the results was showed using isobutyl xanthates with the highest average values of contact angle what makes them not suitable as the collectors for pyrite samples used in this study. The average value of contact angle measured using SIBX was 58,50°.

PL

W pracy tej badano pomiary kąta zwilżania z użyciem trzech różnych roztworów ksantatui wody destylowanej na dwunastu polerowanych powierzchniach pirytu za pomocą metody osadzania kropli. Użyty został 10% roztwór trzech ksantatów potasu i trzech ksantatów sodu. Wykorzystane zostały próbki pirytu z sześciu państw i dziesięciu różnych depozytów. Skład chemiczny pirytów był zbadany za pomocą mikroanalizy EDX, która udowodniła, że próbki pirytu nie były heterogeniczne. Nie znaleziono żadnej relacji lub zależności między kątem zwilżania i składem chemicznym (np. stosunku Fe:S). Średnie wartości kąta zwilżania zmierzone z użyciem ksantatów potasu i sodu były niższe niż wartości kąta zwilżania zmierzone z użyciem wody destylowanej. Z pomiarów tych można wnioskować, że próbki pirytu są łatwiej zwilżane za pomocą ksantatów potasu lub sodu niż za pomocą wody destylowanej w środowisku flotacyjnym. Porównanie ksantatów potasu i sodu wykazało lepszą przydatność ksantatu potasu w możliwej flotacji pirytu (niższy kąt zwilżania został zmierzony w ośmiu z dwunastu próbek dla ksantatu potasu). Próbki pirytu Sokolov, Jachymov i Kutna Hora wykazały najniższe średnie wartości kąta zwilżania ze wszystkich ksantatów z użyciem potasowego amylu ksantatu (PAX) ze średnimi wartościami odpowiednio 34,80°, 42,94° i 1,01°. Ksantaty sodu mogą być bardziej odpowiednie dla próbek pirytu Navajun 2 i 3, JachymovSadon i Norilsk. Bardzo małe różnice w wartościach średnich kąta zwilżania zostały uzyskane gry potasowy lub sodowy etyl i izobutyl ksantatu były porównywane. Minimalne średnie wartości kąta zwilżania dla sześciu z dwunastu próbek i na pięciu z ośmiu próbek z depozytów hydrotermalnych były zmierzone z użyciem etylu ksantatu co czyni je najbardziej odpowiednimi kolektorami dla próbek pirytu z depozytów hydrotermalnych i pirytów w ogóle. Jeszcze mniejsze wahania wyników wykazano używając izobutylu ksantatów lecz uzyskano najwyższe średnie wartości kąta zwilżania co czyni je niewłaściwymi kolektorami dla próbek pirytu użytych w tym badaniu. Średnia wartość kąta zwilżania zmierzonego z użyciem SIBX wynosiła 58,50°.

7

Surface Tension of Cu – Bi Alloys And Wettability in a Liquid Alloy – Refractory Material – Gaseous Phase System

Oleksiak B., Łabaj J., Wieczorek J., Blacha-Grzechnik A., Burdzik R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

281--285

EN

The study involved measurements of surface tension of liquid binary copper-bismuth alloys with respect to their chemical composition and temperature as well as investigations of the liquid alloy - refractory material - gaseous phase system wettability using usual refractory materials, i.e. aluminium oxide, magnesium oxide and graphite. The experiments were performed with the use of sessile drop method and a high-temperature microscope coupled with a camera and a computer was utilised.

PL

W ramach pracy przeprowadzone zostały pomiary napięcia powierzchniowego ciekłych dwuskładnikowych stopów miedzi z bizmutem, w funkcji składu chemicznego i temperatury oraz badania zwilżalności w układzie: ciekły stop- materiał ogniotrwały-faza gazowa z wykorzystaniem typowych materiałów ogniotrwałych, to jest tlenku glinu, tlenku magnezu oraz grafitu. Badania wykonano metodą kropli leżącej, przy użyciu mikroskopu wysokotemperaturowego sprzężonego z kamerą i komputerem.

8

Uproszczony sposób wyznaczania swobodnej energii powierzchniowej powłok osadzanych techniką Arc-PVD

Rogowska R.

Problemy Eksploatacji

|

2013

|

nr 1

85--100

PL

Wyznaczanie swobodnej energii powierzchniowej ciał stałych z wykorzystaniem modelami Wu, Van Ossa, Owensa-Wendta-Rabela-Kaelble’a lub Fowkesa jest bardzo pracochłonną procedurą badawczą ze względu na konieczność wykonania pomiarów kątów zwilżania dla kilku cieczy modelowych (od 3 do 5). Kąt zwilżania może być wyznaczany metodą płytkową Wilhelmiego lub metodą osadzanej kropli. Aby uprościć i przyspieszyć szacowanie SFE nowo uzyskiwanych powłok PVD, zastosowano metody: Roberson, Neumanna oraz Neumanna-Kwoka wyznaczania swobodnej energii powierzchniowej ciał stałych. Metody te wymagają użycia tylko jednej cieczy modelowej do pomiaru kąta zwilżania. Przeprowadzono badania w celu doboru metody pomiaru kąta zwilżania oraz wyboru najlepszej cieczy modelowej, dla której wartości SFE powłok będą zbliżone do wartości otrzymanych dla modelu wymagającego użycia kilku cieczy. Pomimo że metoda płytkowa Wilhelmiego jest bardziej precyzyjną metodą pomiaru kąta zwilżania, to wyniki SFE powłok uzyskiwane dla kątów zmierzonych metodą osadzanej kropli lepiej realizują założenia pracy. Dlatego wybrano tę metodę pomiaru kąta zwilżania. Natomiast ciecze polarne, takie jak woda, formaldehyd czy anilina najlepiej spełniały założenie, że wartość SFE powłoki wyznaczona dla jednej cieczy jest zbliżona do wartości SFE wyznaczanej z użyciem kilku cieczy modelowych.

EN

Determination of surface free energy of solid using Wu, Van Oss, Owens-Wendt- Rabel- Kaelble'a or Fowkes models is a laborious research procedure, due to the need of carrying out measurements of contact angles for different model liquids (3 to 5). A contact angle can be determined by the Wilhelmy plate method or sessile drop method. The Roberson, Neumann and Neumann-Kwok methods of determining the surface free energy of solids were applied to simplify and to accelerate the process of the estimation of SFE for newly obtained PVD coating. These methods require the use of only one model liquid to measure the contact angle. The research was conducted in order to select the method of measuring the contact angle and to choose the best liquid for which the SFE of coatings will be similar to the values obtained for the model that requires the use of several liquids. Although the Wilhelmy plate method is a more precise method of measuring the contact angle, the sessile drop method fulfilled better formed assumptions, which were calculated from the result of the SFE of coatings that were obtained for contact angle by the use of the suggested method. Therefore, the sessile drop was the chosen method for measuring the contact angle. On the other hand, polar liquids such as water, formaldehyde, and aniline best met the formed assumption that the value of the SFE of coatings determined for one liquid is close to the SFE obtained by the means of several model liquids.

9

Surface tension of Cu-Ag alloys

Siwiec G., Oleksiak B., Smalcerz A., Wieczorek J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

193-195

EN

In the paper, results of surface tension measurements with regard to liquid copper-silver alloys with the maximum silver content of 40 % mass Ag are presented. The measurements were performed at 1373-1573 K with the use of the sessile drop method. In the study, a high-temperature microscope, coupled with a camera and a computer equipped with the software designed for experiment recording and picture analysing, was applied. In order to determine surface tension values, the least square estimation of the parameters of the system of differential equations, describing the shape of a liquid sessile drop, was used.

PL

W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki pomiarów napięcia powierzchniowego ciekłych stopów miedzi ze srebrem o maksymalnej zawartości 40 % mas. Ag. Badania przeprowadzono w zakresie temperatur 1373-1573 K. Wykorzystano metodę kropli leżącej. Zastosowano aparaturę pomiarową składającą się z mikroskopu wysokotemperaturowego sprzężonego z kamerą i komputerem wyposażonym w oprogramowanie pozwalające na rejestrację przebiegu eksperymentu oraz analizę obrazu. Do wyznaczania napięcia powierzchniowego zastosowano procedurę obliczeniową polegającą na estymacji metodą najmniejszej sumy kwadratów parametrów układu równań różniczkowych opisujących kształt leżącej kropli cieczy.

10

Wetting ability of Ag(Cu, Zn, Ga) alloys on graphite substrate

Weltsch Z., Lovas A., Cziraki A., Tichy G., Toth A. L.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2010

|

Vol. 15, no 2

389-395

EN

The temperature dependence of wetting angles (T) of Ag-M based melts (M: Cu, Zn, Ga) on graphite substrates are compared. The slope of (T) is negative, which follows from the Eötvös rule. The difference in the slope arises from the M alloying elements. A texture formation was found in the substrate/drop interphase region after solidification. The enrichment (segregation) of Ag atoms in the interface layer was observed in the Ag-Ga alloy in the solidified structure. The action of the melt temperature was examined also on the degree of texture formation, which seems to be coupled with the magnitude of the contact angle.

11

Wpływ żelaza na napięcie powierzchniowe stopu Cu-Fe-Sb

Willner J., Siwiec G.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2009

|

T. 61, nr 5

52-53

EN

The results of study on the influence of iron on the surface tension of liquid ternary Cu-Fe-Sb systems are presented. The measurements were carried out with the sessile drop method, at the range of temperature 1373–1573 K for alloys with constant ratio copper to antimony XCu/XSb = 3 and variable content of iron XFe = 0.02–0.06. It was demonstrated that the surface tension varies as a linear function of concentration of iron. Used addition of iron has just slight influence on the surface tension value of investigated systems. The changes of the surface tensions as a function of temperature were also demonstrated.

12

Wysokotemperaturowe metody pomiaru napięcia powierzchniowego metali i stopów

Willner J., Botor J., Siwiec G.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 6

310-317

PL

Scharakteryzowano metody wyznaczania napięcia powierzchniowego ciekłych metali i stopów (metodę kropli leżącej, metodę kropli wiszącej, metodę maksymalnego ciśnienia w pęcherzyku gazowym, metodę wzniesienia kapilarnego, metodę ważenia kropli, metodę odrywania, metodę zanurzeniową i metodę lewitacyjną) oraz przedyskutowano trudności eksperymentalne podczas wysokotemperaturowych pomiarów tego parametru.

EN

Surface tension is one of the crucial parameters in metallurgical processes in the liquid phase. In the paper, the experimental difficulties during high-temperature measurements of this parameter (the choice of the proper experimental method, the proper choice of the material for the production of some parts of the experimental apparatus as well as providing relevant protective gases) have been discussed. Also, the methods of surface tension measurements of metals and alloys have been presented: the sessile drop method, the pendant drop method, the maximum bubble pressure method, the capillary rise method, the drop weight method, the detachment method, the plunge method, and the levitating drop method. The special attention has been paid to the sessile drop method, the maximum bubble pressure method and the levitating drop method because these measurement methods have been readily used recently. In the sessile drop method, the shape of a liquid metal drop (placed on the appropriate substrate) is observed and measured. The maximum bubble pressure method is based on the measurement of the pressure necessary for creating (at the mouth of a capillary plunged in the studied liquid metal or alloy) a gas bubble large enough for a spontaneous detachment. In the levitating drop method, the behaviour of a metal drop lifted under the influence of the electromagnetic field is analyzed.

13

Zwilżalność i granica rozdziału w układzie Al/AlN

Książek M., Sobczak N., Stobierski L., Lis J., Morgiel J., Radziwiłł W.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2000

|

R. 45, nr 1

8-13

PL

Przedstawiono rezultaty eksperymentalnej analizy procesu zwilżania podłoża z AIN przez ciekłe Al połączonej ze szczegółową analizą strukturalną granicy rozdziału powstającego połączenia. Metodą kropli leżącej przeprowadzono badania kinetyki zwilżania podłoża z AIN przez Al i jego stop AlTi6 w temperaturze 1173 i 1273 K w warunkach próżni dynamicznej rzędu 1 MPa. Badania struktury i składu chemicznego granicy rozdziału pomiędzy kroplą metalu i podłożem wykonano metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Przedstawiono analizę porównawczą otrzymanych wyników z danymi uzyskanymi w innych laboratoriach badawczych, biorąc pod uwagę wpływ na specyfikę oddziaływania w badanym układzie takich czynników jak: temperatura i czas oddziaływania, technologiczne parametry syntezy podłoża AIN, zastosowana procedura do badań zwilżalności oraz wpływ dodatku Ti do aluminium.

EN

Aluminum nitride belongs to the family of advanced engineering ceramics because it offers the attractive combination of physical and mechanical properties. The information concerning the interaction of aluminum nitride with liquid metals and alloys is of great interest in the terms of such practical applications as brazing AlN and production of composite materials. The paper reports the results of the study of wetting behaviour of the Al/AlN system coupled with detailed structural examination of the Al/AlN interfaces. Applying the sessile drop method the wettability of aluminum nitride substrate by Al and its AlTi6 alloy was investigated at a temperature of 1173 and 1273 K under dynamic vacuum of 2 x 10 hPa. The structure and chemistry of interfaces in die drop/substrate couples were characterised by transmission electron microscopy. The experimental data are analysed and compared with those data obtained in different laboratories taking into account such factors as temperature and time of interaction, processing parameters for sintering A1N substrates, applied procedure for wettability tests and Ti addition to aluminum.