Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Electrochemical behavior and morphology of selected sintered samples of Mg65Zn30Ca4Pr1 alloy

Hrapkowicz Bartłomiej, Lesz Sabina, Drygała Aleksandra, Karolus Małgorzata, Gołombek Klaudiusz, Babilas Rafał, Popis Julia, Gabryś Adrian, Młynarek-Żak Katarzyna, Garbiec Dariusz

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 3

art. no. e145564

EN

In order to investigate the effect of the milling time on the corrosion resistance of the Mg65Zn30Ca4Pr1 alloy, powders of the alloy were prepared and milled for 13, 20, and 70 hours, respectively. The samples were sintered using spark plasma sintering (SPS) technology at 350◦C and pressure of 50 MPa. The samples were subjected to potentiodynamic immersion tests in Ringer’s solution at 37◦C. The obtained values of Ecorr were –1.36, –1.35, and –1.39 V, with polarization resistance Rp = 144, 189, and 101 Ω for samples milled for 13, 20 and 70 h, respectively. The samples morphology showed cracks and pits, thus signaling pitting corrosion.

2

Mikrostruktura i właściwości węglików spiekanych WC-6Co wytwarzanych metodą spiekania iskrowo-plazmowego (SPS)

Garbiec D., Siwak P.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2017

|

T. 28, nr 2

123--132

PL

Węgliki spiekane stanowią główną grupę materiałów narzędziowych, co wynika z ich dobrych właściwości skrawnych i wytrzymałościowych. Do wytwarzania węglików spiekanych stosowane są metody metalurgii proszków, spośród których za wysoce perspektywiczne uważa się spiekanie iskrowo-plazmowe. W pracy przedstawiono wyniki badań nad wpływem ciśnienia prasowania i szybkości nagrzewania na mikrostrukturę, a w konsekwencji na gęstość, twardość oraz odporność na kruche pękanie węglików spiekanych WC-6Co wytwarzanych metodą spiekania iskrowo-plazmowego. Spiekanie z wykorzystaniem urządzenia HP D 25-3 przeprowadzono w próżni w temperaturze 1200°C w czasie 10 min przy ciśnieniu prasowania wynoszącym 50 lub 60 MPa, z szybkością nagrzewania 200 lub 400°C/min. Z wytworzonych spieków wycięto, za pomocą wycinania elektroerozyjnego, próbki do pomiarów i badań. Pomiary gęstości przeprowadzono metodą Archimedesa zgodnie z normą ISO 3369:2006, natomiast pomiary twardości metodą Vickersa zgodnie z normą ISO 6507-1:2007. Wyznaczono odporność na kruche pękanie. Obserwacje mikrostruktury w kontraście elektronów wstecznie rozproszonych przeprowadzono z wykorzystaniem skaningowego mikroskopu elektronowego. Wykazano, że gęstość względna zwiększa się wraz ze zwiększeniem ciśnienia prasowania i szybkości nagrzewania, przy czym szybkość nagrzewania ma mniejsze znaczenie. Ponadto zwiększenie twardości wpływa na zmniejszenie odporności na kruche pękanie. Największą twardością, wynoszącą 1726 HV30, odznaczają się spieki wytworzone przy ciśnieniu prasowania wynoszącym 50 MPa z szybkością nagrzewania 400°C/min. Odporność na kruche pękanie tych materiałów wynosi 8,66 MPa·m1/2.

EN

Cemented carbides constitute the main group of tool materials due to their good cutting and strength properties. To produce cemented carbides powder metallurgy methods are used, among which spark plasma sintering is considered to be highly prospective. The paper presents the results of research on the effect of compaction pressure and heating rate on the microstructure and consequently on the density, hardness and fracture toughness of WC-6Co cemented carbides produced by spark plasma sintering. Sintering using an HP D 25-3 furnace was performed in vacuum at 1200°C for 10 min at a compaction pressure of 50 or 60 MPa and at a heating rate of 200 or 400°C/min. Samples for measurements and testing were cut by electrical discharge machining from the sintered compacts. Density measurements were carried out using the Archimedes method according to ISO 3369:2006 standard, while Vickers hardness measurements were performed according to ISO 6507-1:2007 standard. The fracture toughness was determined. Microstructure observations in backscattered electrons contrast were conducted using a scanning electron microscope. It was shown that the relative density increases with increasing compaction pressure and heating rate, whereby the heating rate is less important. In addition, an increase in hardness affects a reduction in the fracture toughness. The compacts sintered at the compaction pressure of 50 MPa at the heating rate of 400°C/min exhibited the highest hardness of 1726 HV30. The fracture toughness of these materials is 8.66 MPa·m1/2.

3

Zaawansowane technologie wytwarzania komponentów poprzez kucie i spiekanie proszków

Leshchynsky V.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 3

241--262

PL

W wyniku opracowania nowych, zaawansowanych technologii metalurgii proszków, nowe materiały i kompozyty proszkowe są obecnie szeroko stosowane w wielu dziedzinach techniki, ze względu na ich zdolność do uzyskiwania pożądanych właściwości mechanicznych i innych właściwości fizycznych. W niniejszej pracy przeglądowej przedstawiono analizę obecnego stanu wiedzy i wskazano główne kierunków rozwoju technologii metalurgii proszków. W przemyśle części spiekanych z proszków metali, całkowita wielkość produkcji wzrasta, a ich dominujące aplikacje rozpowszechniają się. W szczególności, analizowane jest ich wykorzystanie do różnych innowacyjnych zastosowań technologicznych opracowanych przez Instytut Obróbki Plastycznej (INOP) i wdrażanych w przemyśle. Omówiono technologie wytwarzania części proszkowych o podwyższonej gęstości, zagęszczania w technologii ,,warm flow”, SPS i PASHS opracowanych przez INOP. W INOP rozwijane są następujące zaawansowane technologie kucia i spiekania części proszkowych: I) technologia kucia części proszkowych o podwyższonej gęstości, II) technologia impregnacji smarami stałymi części proszkowych, III) technologia kształtowania/kucia „warm flow” części proszkowych o złożonym kształcie, IV) technologia usuwania lepiszcza i spiekania części wytworzonych technologią „warm flow”, V) technologia spiekania reakcyjnego stalowych części proszkowych, VI) iskrowe spiekanie plazmowe nowych nansotrukturalnych kompozytów, VII) Technologia syntezy SHS wspomaganej ciśnieniem. Niektóre wyniki badań dotyczące tych technologii przedstawiono w niniejszym artykule.

EN

After the development of an advanced Powder Metallurgy routes, new powder materials and composites are now essential components in many fields of technology, because of their ability to provide desired mechanical and other physical properties. The analysis of current status and choice of main directions of PM technologies development is presented in this review. In the industry of sintered PM components, the total amount of production is being increased and their dominant application is being disseminated. In particular, their use for the various most attractive applications is analysed, and innovative technology options are developed by Metal Forming Institute (INOP) and implemented in industry. Some PM high density forging, warm flow compaction, SPS and PASHS technologies developed by INOP are discussed. Advanced powder forging and sintering technologies developed in INOP are followings: I) powder forging technology of high dense components; II) solid lubrication technologies of PM components; III) warm flow compaction/forging technology of complex shape PM components; IV) debinding-sintering technology of warm formed components; V) reaction sintering technologies of steel based components; VI) spark plasma sintering technology of new nanostructured composites; VII) pressure assisted SHS synthesis technology. Some of the main results of the listed technologies are shown in the paper.

4

Odporność korozyjna nowych, biozgodnych materiałów kompozytowych do zastosowań biomedycznych otrzymanych metodą iskrowego spiekania plazmowego

Lijewski M., Magda J.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 2

165--178

PL

Inżynieria biomateriałów oraz technologie związane z medycyną należą do jednej z najbardziej dynamicznie rozwijających się dziedzin naukowych w ostatnich latach. Tytan i jego stopy wraz ze stopami na osnowie żelaza, kobaltu oraz stopami z pamięcią kształtu tworzą grupę biomateriałów metalicznych. Tytan i jego stopy w porównaniu z innymi materiałami metalicznymi charakteryzuje się dobrą biozgodnością, niskim w porównaniu z innymi biomateriałami metalicznymi, ale porównując do metali w ogóle do np. aluminium ma niższy moduł Younga, wysoką wytrzymałością względną i niskim ciężarem właściwym. Istotnym elementem tego materiału jest odporność korozyjna, której analiza i badania są przedmiotem niniejszej pracy. W pracy przedstawiono analizę odporności korozyjnej nowych stopów tytanu otrzymanych metodą metalurgii proszków, konsolidowanych technologią SPS z różnymi parametrami procesu. Technologia SPS jest procesem konsolidacji materiałów z proszków w określonej temperaturze i pod określonym ciśnieniem (prasowanie), które powodują odkształcenie plastyczne ziaren scalanego proszku. Tak przygotowane próbki porównano z materiałem komercyjnym – lity stop Ti6Al4V ELI w postaci pręta. Przedmiotem analizy były krzywe potencjodynamiczne wykonane na podstawie danych uzyskanych z urządzenia SP-150 marki Bio-Logic Science Instruments z przystawką niskoprądową w komorze pomiarowej o pojemności 1 litra. Porównano charakterystyki korozyjne nowych stopów tytanowych i litego stopu handlowego. Wyznaczono także porowatość, gęstość oraz twardość. Stwierdzono przesuniecie potencjału korozyjnego badanych spieków w stronę wyż- szych potencjałów względem stopu handlowego. Zaobserwowano korelację pomiędzy właściwościami korozyjnymi, a właściwościami mechanicznymi materiałów uzyskanych dla różnych parametrów spiekania.

EN

Biomaterials engineering and technologies related to medicine belong to one of the most dynamically developing scientific fields in recent years. Titanium and its alloys with iron-based cobalt alloys, as well as alloys with shape memory, form the group of metallic biomaterials. Titanium and its alloys compared with other metallic materials is characterized by good biocompatibility, a low Young’s modulus in comparison with other metallic biomaterials as well as compared to metals in general for example aluminum, high strength and low relative specific gravity. An important element of this material is corrosion resistance, whose analysis and testing are the subject of this work. The paper presents an analysis of the corrosion resistance of new titanium alloys obtained by powder metallurgy, consolidated using SPS technology with different process parameters. SPS technology is the process of consolidating material from powders at a predetermined temperature and under a certain pressure (compaction) that causes plastic deformation of the grains of the merged powders. The thus prepared samples were compared with a commercial material - Ti6Al4V ELI solid alloy in the form of a rod. The subject of analysis was potentiodynamic curves made on the basis of data obtained from the Bio-Logic Science Instruments SP-150 device with a low current attachment in a measuring chamber with a capacity of 1 liter. We compared the corrosion characteristics of the new titanium alloys and the commercial solid alloy. The porosity, density and hardness were also determined. A shift in the corrosion potential of the investigated sinters to higher potentials in relation to the commercial alloy was found. A correlation between the corrosive properties and the mechanical properties of the materials obtained employing the various sintering parameters was observed.

5

Modelowanie jako narzędzie do zrozumienia i udoskonalenia techniki iskrowego spiekania plazmowego

Laptev A.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 3

223--240

PL

Iskrowe spiekanie plazmowe (SPS) jest nowoczesną metodą prasowania na gorąco bazującą na szybkim nagrzewaniu oporowym. Aktualnie SPS znajduje się w fazie przejściowej pomiędzy pracami badawczo-rozwojowymi a produkcją masową części z proszków metalicznych i ceramicznych. Kluczowym elementem tej metody jest zrozumienie i kontrolowanie rozkładu temperatury wewnątrz narzędzi, w szczególności w wyprasce. Zagadnienie to jest szczególnie ważne przy spiekaniu części wielkogabarytowych, części o złożonej geometrii oraz przy spiekaniu materiałów gradientowych i ogniotrwałych. Wiedza w zakresie pola termicznego pozwala na opracowanie konstrukcji matryc oraz przebiegu procesu spiekania, umożliwiając jednorodny, zdefiniowany rozkład temperatury zależny od aplikacji. W rezultacie, jednorodna lub gradientowa struktura i właściwości mogą zostać osiągnięte. Temperatura nie może być mierzona bezpośrednio wewnątrz wypraski. Dlatego zastosowano metodę elementów skończonych (MES) do numerycznego modelowania rozkładu temperatury. W niniejszym artykule przedstawiono szczegółowo teoretyczne podstawy modelowania. Podkreślono wzajemne oddziaływanie pola elektrycznego, cieplnego i mechanicznego podczas SPS. Przedyskutowano metodologię rozwiązania tego złożonego problemu multifizycznego oraz jego ewentualnego wdrożenia poprzez komercyjne kody MES. Przedstawiono przykład modelowania. Sformułowano perspektywę dla dalszego modelowania. Szczególnie, pole magnetyczne musi być poza tym rozważane podczas modelowania SPS z nagrzewaniem hybrydowym np. z dodatkowym zewnętrznym nagrzewaniem indukcyjnym (nowa hybrydowa koncepcja nagrzewania).

EN

Spark Plasma Sintering (SPS) is a new hot pressing technique based on the rapid resistive heating. Currently, SPS is in a transition from the R&D phase to the mass production of metallic and ceramic powder parts. The critical point of this technique is understanding and control of temperature field inside the tool and especially in the powder preform. This issue is particularly important at sintering of large-sized parts, parts with a complex geometry and at sintering of functionally graded and refractory materials. The knowledge of temperature field allows the elaboration of die design and sintering cycle profile enabling homogeneous or predefined temperature distribution depending on application. As a result, homogeneous or functionally graded structure and properties can be achieved. The temperature cannot be directly measured inside the powder preform. Therefore, the Finite Element Method (FEM) is used for numerical modeling of the temperature field. In the present paper the theoretical background of modeling is presented in detail. The interaction of electrical, thermal and mechanical fields during SPS is highlighted. The solution methodology for this complex problem of Multiphysics and its possible implementation by commercial FEM codes are discussed. An example on sintering modeling of tungsten-based powder composite is presented. The outlook for further modeling is formulated. Particularly, magnetic field has to be besides considered during the modeling SPS with the hybrid heating i.e. with an additional external inductive heating (new hybrid heating concept).

6

Analysis of improvements in technologicalproperties of WC-Co tool materials fabricated by sparkplasmasintering

Siwak P., Peta K., Garbiec D.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2016

|

Vol. 75, nr 2

61--65

EN

Purpose: The technological properties of WC-Co tool materials fabricated by spark plasma sintering has been investigated. Design/methodology/approach: The technological properties has been investigated using instrumented indentation and a Vickers tip indenter with an applied load of 300 mN. SEM and LM methods were used to characterize the microstructure. Findings: The best results of nanohardness (2144 HV0.031), elastic modulus (673 GPa), susceptibility to brittle cracking (0.60 μm/N) and work cracking (0.09 μJ) were obtained by compacts spark plasma sintered for a holding time of 3 min and at a heating rate of 300°C/min from a WC-6Co premixed powder with a particle size of 100-200 nm. Practical implications: The nanohardness, elastic modulus, susceptibility to brittle cracking and work cracking have been studied. Originality/value: Investigations of the role of holding time and heating rate in the spark plasma sintering process of WC-6Co tool materials revealed that nanohardness, elastic modulus and susceptibility to brittle cracking increase with a decreasing holding time and heating rate in contrast to work cracking which decreased.