Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Solidification Mechanism of the D-Gun Sprayed Fe-Al Particles

Wołczyński W., Senderowski C., Fikus B., Panas A. J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 4

2391--2397

EN

The detonation gas spraying method is used to study solidification of the Fe-40Al particles after the D-gun spraying and settled on the water surface. The solidification is divided into two stages. First, the particle solid shell forms during the particle contact with the surrounding air / gas. Usually, the remaining liquid particle core is dispersed into many droplets of different diameter. A single Fe-Al particle is described as a body subjected to a rotation and finally to a centrifugal force leading to segregation of iron and aluminum. The mentioned liquid droplets are treated as some spheres rotated freely / chaotically inside the solid shell of the particle and also are subjected to the centrifugal force. The centrifugal force, and first of all, the impact of the particles onto the water surface promote a tendency for making punctures in the particles shell. The droplets try to desert / abandon the mother-particles through these punctures. Some experimental evidences for this phenomenon are delivered. It is concluded that the intensity of the mentioned phenomenon depends on a given droplet momentum. The droplets solidify rapidly during their settlement onto the water surface at the second stage of the process under consideration. A model for the solidification mechanism is delivered.

2

Solidification process of sintered AISI 316L austenitic stainless steel powder modified with boron-containing master alloy

Skałoń M., Hebda M., Nykiel M., Szewczyk-Nykiel A., Kazior J.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

194--198

EN

Sintered AISI 316L austenitic stainless steel powder modified with boroncontaining master alloy micropowder was investigated. Master alloy amount was precisely calculated to assure boron amount in resulting alloy on 0,4 wt % level, added through 24 h mixing in Turbula™ mixer to assure good uniform distribution of master alloy in the base powder. Such amount of boron provides high final densification of sinter but leaves almost continuous network of borides surrounding grains. Sintering was performed at 1240°C in pure hydrogen. The main goal of investigation was to understand and thoroughly describe solidified phases along with their solidification process to obtain in this way data useful for their further transformation. Investigation was focused on solidification process of liquid eutectic phase appearing during sintering. The calorimetric tests were used for determined exo- and endothermic reactions occurring during sintering process, while the dilatometric tests were mainly adopted to discover the start of intensified sintering process which occurs when liquid phase appears. The phase identification was carried out through SEM EDS examination. Porosity and microstructural observations were performed using light microscope in metallographic cross-section. All the received data was compared with thermodynamic simulation solidification process performed in Thermo- Calc® software. Simulation was carried out according to Scheil-Gulliver Modified solidification model (TCFE6 database was used) with backdiffusion of boron and carbon. Two-step solidification process of complex borides was found and described. The combined data from DSC, SEM EDS and Thermo-Calc® simulation confirmed presence of (Cr, Fe)2B and (Mo, Cr, Fe)2B borides. As a result a very good correlation was obtained between thermodynamic simulation effects and investigation results.

PL

Przeprowadzono badania proszku spiekanej austenitycznej stali nierdzewnej AISI 316L modyfikowanej borem wprowadzonym w postaci mikroproszku zaprawy. Ilość dodanej zaprawy została dobrana tak, by ilość boru w mieszance proszków była równa 0,4% cięż. W celu zapewnienia równomiernego rozprowadzenia boru w mieszance, zastosowano mieszanie w mieszalniku typu Turbula®. Czas mieszania mieszanek proszków wynosił 24 godziny. Zaproponowana ilość boru zapewnia pożądane, wysokie zagęszczenie kształtki po spiekaniu – otrzymywana gęstość spieku jest zbliżona do gęstości materiału litego. Modyfikacja składu proszku austenitycznej stali nierdzewnej przyczyniła się do wydzielenia borków na granicach ziaren. Spiekanie przeprowadzono w temperaturze 1240°C w atmosferze czystego wodoru. Głównym celem badań było wyjaśnienie i opisanie mechanizmów konsolidacji proszków stali nierdzewnej. W pracy skoncentrowano się głównie na procesie krzepnięcia eutektyki po procesie spiekania. Przeprowadzone badania kalorymetryczne pozwoliły na wyznaczenie efektów egzo-, a także endotermicznych towarzyszących procesowi spiekania. Badania dylatometryczne pozwoliły między innymi na wskazanie temperatury, w której pojawia się faza ciekła w trakcie nagrzewania do temperatury izotermicznego spiekania. Pośrednia identyfikacja wydzielonych faz została przeprowadzona za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego z przystawką EDS. Otrzymane wyniki badań porównano z wynikami symulacji termodynamicznej przeprowadzonej za pomocą oprogramowania Thermo-Calc. Symulacja została przeprowadzona zgodnie ze zmodyfikowanym modelem krzepnięcia wg Scheila-Gullivera (została użyta baza TCFE6) z uwzględnieniem dyfuzji w fazie stałej pierwiastków międzywęzłowych, tj. boru i węgla. Zaobserwowano i opisano dwuetapowy proces krzepnięcia złożonych borków. Zebrane dane z DSC, SEM EDS i symulacji termodynamicznej Thermo-Calc potwierdzają obecność borków (Cr, Fe)2B o sieci ortogonalnej oraz (Mo, Cr, Fe)2B o sieci tetragonalnej. Zaobserwowano i wyjaśniono zmiany składu chemicznego wydzielonych borków. Uzyskano bardzo dobrą korelację między otrzymanymi efektami symulacji termodynamicznych a rzeczywistymi wynikami badań.

3

The use of Morris method in sensitivity analysis of a numerical model of solidification

Sczygiol N., Dyja R.

Computer Methods in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, No. 2

250-254

EN

Numerical models which are created nowadays can be characterised by a high degree of complication. This complication concerns mainly big number of parameters of a model. As it turns out, not all parameters have equal influence on received results. Some of parameters have dominant influence, whereas influence of the other parameters is marginal and can be neglected with success. This means that part of parameters which are costly to determine and determination of which can require long-lasting research can be skipped in a given model without large influence on received results. And vice versa: some parameters which have dominant influence on results should be specified with the highest possible precision. Sensitivity analysis deals with the task of division of these parameters with regard on received results. In the sensitivity analysis we can distinguish between a local approach as well as a global approach. In case of the local approach the task is to investigate the influence of changes of individual parameter on received results with an assumption of unchangeability of other parameters. On the other hand, the global approach implies that the values of remaining parameters undergo changes, too. Many methods, varying among other things in computational time, belong to the global sensitivity analysis. The presented work concentrates on global sensitivity analysis, and particularly on one of method which belongs to global sensitivity analysis methods. Method used in this work is known in literature as Morris method. The most important feature of Morris method is its cheapness, which means the possibility to obtain the results with comparatively small effort of calculations. This feature enables its usage in case of models requiring qualification of many parameters, as well as in case when the models require many calculations. Such a situation takes place in case of numerical modelling of solidification process. And for this reason Morris method was decided to be used in sensitivity analysis of numerical model of solidification, because numerical modelling of solidification requires long time of calculations. In the presented work a solver that is part of Nuscas system is analysed. Nuscas is developed in the Institute of Computer and Information Sciences at Czestochowa University of Technology. The solver, which is used in numerical simulation of solidification process makes it possible to choose between explicit capacity and basic enthalpy formulation. It is also possible to choose the model of solid phase growth from models of equilibrium, nonequilibrium and intermediate growth of solid phase. The executed sensitivity analysis permits to rank given parameters with respect to their influence on received results. That knowledge allows distinction of particularly important parameters, as well as these parameters, which have little influence.

PL

W przedstawionej pracy zamieszczone jest omówienie analizy wrażliwości numerycznego modelu krzepnięcia za pomocą metody Morrisa. Analiza wrażliwości pozwala na badanie wpływu poszczególnych parametrów na uzyskiwane wyniki. Pozwala to ustalić parametry, które mają znaczny wpływ na wyniki, jak również te, których wpływ jest niewielki. Metoda Morrisa jest szczególnie przydatna do badania modeli, wymagających dużego nakładu obliczeń lub są opisane dużą liczbą parametrów, z powodu niewielkiej wymaganej przez nią wyk nanych symulacji komputerowych. Analiza wrażliwości numerycznego modelu krzepnięcia opracowanego przez autoró pracy jest przedstawiona jako przykład zastosowania metody Morrisa.

4

Model krzepnięcia stopu dwuskładnikowego w pionowej próbie lejności

Sowa L., Bokota A.

Archiwum Odlewnictwa

|

2003

|

R. 3, nr 10

193--198

PL

W pracy zaproponowano modele matematyczny i numeryczny procesu krzepnięcia stopu dwuskładnikowego w cylindrycznym kanale próby lejności. Uwzględniono wzajemną zależność zjawisk cieplnych, dyfuzyjnych i przepływowych. W modelu założono, że istnieją fazy: ciekła, przejściowa i stała. Dyfuzja masy i rozprowadzanie domieszki mają miejsce tylko w fazie ciekłej i przejściowej. Sprzężenie zjawisk cieplnych i dyfuzyjnych uwzględniono zmianą od stężenia temperatury likwidusu. Parametry termofizyczne stopu (AlCu4), przyjęte do obliczeń, uzależniono od temperatury. Zadanie rozwiązano metodą elementów skończonych w sformułowaniu Petrova-Galerkina.

EN

Mathematical and numerical models of the solidification process of two-component alloy in a cylindrical channel of fluidity test have been proposed in the paper. In the mathematical model the interdependence between thermal, diffusion and fluid flow phenomena has been taken into consideration. Taking into account solidification of a two-component material, the liquid phase, mushy zone and the solid phase have been assumed. Diffusion of a mass and solute distribution has taken place only into the liquid phase and in the mushy zone. Coupling of thermal and diffusion phenomena has been taken into consideration by change of the liquidus temperature, with respect to solute concentration, on a growing front of solid. The changes in the thermophysical parameters of alloy (AlCu4), with respect to the temperature, has been taken into account. The problem has been solved by the finite element method in Petrov-Galerkin formulation.

5

Model krzepnięcia złożonego geometrycznie odlewu z wykorzystaniem kombinowanej metody elementów brzegowych

Majchrzak E.

Krzepnięcie Metali i Stopów

|

1998

|

nr 36

33--40

PL

W pracy przedstawiono rozważania teoretyczne, opis algorytmu numerycznego oraz przykłady obliczeń ilustrujące możliwości wykorzystania tzw. kombinowanego wariantu metody elementów brzegowych do numerycznej symulacji krzepnięcia odlewu (rozważano zadanie płaskie). Metoda kombinowana została przedstawiona przez Currana, Crossa i Lewisa w pracy [1], natomiast niniejszy artykuł prezentuje jej rozszerzenie na obszary niejednorodne o zmiennych, zależnych od temperatury parametrach termofizycznych.