Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Composite substitutes for lead

Paszkowski L., Ludyński Z., Biało D., Wiśniewski W.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 1

20-24

EN

In the work, research has been taken up on the problem of lead elimination from presently very popular technical applications, through elaboration of its substitutes. It is a problem of utmost importance given the harmful impact of lead on living organisms and the international regulations in force setting out approaching deadlines for total elimination of lead use. Lead has been included in the group of the most toxic substances. Very promising group of materials in the works on an environmentally-friendly substitute for lead pertains to materials of composite structure. One important component of such a composite is a powder having high density, for instance, made of tungsten or its alloys, or tungsten carbides. The second component is composite matrix, most frequently a polymer. The appropriate material selection of composite components, and particularly the proportion of both the components, enables the attainment the assumed density of composites, varying over a wide range. The work pertains to elaboration of technology of the materials having a composite structure, containing powder of so called heavy alloy (WHA) having a content of 93%W+5%Ni+2%Fe and polymer or metal matrix. This kind of heavy alloy is traditionally used to manufacture projectile cores. The powder is produced from chips using the impact method. Its price is more than three times lower than that of the tungsten powder, or the original powder of heavy alloy. The basic task was solved in two variants, using as a matrix: Epidian type thermosetting resin and metallic bonding - tin. Two different manufacturing processes of the composites was proposed. In the first, composite granulate was pressed in the die at pressure of 50-600 MPa and its polymeric matrix was hardened at temperature of 180°C. In the second process, mixture of WHA and tin powders was pressed in the die at pressure of 600 MPa and next compacts was sintered at 280°C. For each of the variants tests were conducted on the influence of powder content and matrix, as well as of the influence of forming conditions on density of attained composites and their selected mechanical properties. It has been proven, that there exists a possibility of such selection of material content and of such a manufacturing process, as to attain the densities of composites matching the density of lead - 11.3 Mg/m3. The results of metallographic tests of attained composites were presented. Additionally and F-Rockwell hardness of the composites were established.

PL

Podjęto próbę opracowania materiału umożliwiającego wyeliminowanie ołowiu z wielu powszechnych zastosowań - jako jego substytutu. Jest to szczególnie ważny problem, biorąc pod uwagę szkodliwy wpływ ołowiu na żywe organizmy i wprowadzane obecnie międzynarodowe umowy dotyczące całkowitego wyeliminowania ołowiu w najbliższych latach. Ołów został zaliczony do grupy najbardziej toksycznych substancji. Obiecującą grupą materiałów w badaniach nad opracowaniem przyjaznych środowisku zamienników ołowiu są materiały o strukturze kompozytowej. W takich kompozytach ważnym komponentem jest proszek o dużej gęstości, np. z wolframu lub jego stopu albo węglika wolframu. Drugim komponentem jest osnowa, najczęściej polimerowa. Właściwy dobór materiału obu komponentów, a szczególnie ich proporcji umożliwia uzyskanie wymaganej gęstości kompozytu w szerokim zakresie. Praca dotyczy opracowania technologii materiałów o budowie kompozytowej, złożonych z proszku tak zwanego stopu ciężkiego (WHA) o składzie: 93%W+5%Ni+2%Fe i polimerowej lub metalowej osnowy. Ten rodzaj stopu ciężkiego jest tradycyjnie używany w produkcji rdzeni pocisków. Proszek tego stopu jest wytwarzany z odpadów i wiórów metodą dynamicznego kruszenia. Jego cena jest trzykrotnie mniejsza niż proszku wolframu albo oryginalnego stopu. Do badań wytypowano dwa rodzaje materiałów osnowy: termoutwardzalną żywicę typu Epidian i proszek cyny. Zaproponowano dwa odmienne procesy wytwarzania kompozytów. W pierwszym prasowano kompozytowy granulat w matrycy przy ciśnieniu 50-600 MPa, a następnie utwardzano jego osnowę w temperaturze 180°C. W drugim prasowano mieszaninę proszków WHA i cyny przy ciśnieniu 600 MPa, a następnie spiekano w temperaturze 280°C. Określono wpływ zawartości proszku stopu ciężkiego i zawartości osnowy, a także wpływ warunków formowania na gęstość uzyskanych kompozytów i wybrane właściwości mechaniczne. Wykazano, że przez racjonalny dobór składu kompozytów i parametrów procesu wytwarzania możliwe jest uzyskanie gęstości takich materiałów równej gęstości ołowiu, tj. 11,3 Mg/m3. Przedstawiono strukturę uzyskanych kompozytów i wykazano, że posiadają one jednorodną budowę. Ponadto podano zależność twardości kompozytów od ich składu.

2

Struktura i właściwości kompozytów wolframowych o osnowie W-Ni-Co

Kaczorowski M., Nowak W., Skoczylas P., Rafalski M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2006

|

z. 66 [227]

101-112

PL

W pracy zamieszczono wyniki badań struktury i właściwości mechanicznych wolframowych stopów ciężkich (WSC) o osnowie W-Ni-Co. wytwarzanych metodą spiekania z udziałem fazy ciekłej. W szczególności skoncentrowano się na wpływie obróbki plastycznej na zimno na własności mechaniczne, determinujące możliwość ich zastosowania na rdzenie pocisków podkalibrowych. Ustalono, że obróbka plastyczna zasadniczo zmienia własności WSC zwiększając Rm Rp,0.2 oraz HRC, których wzrost dokonuje się kosztem znacznego zmniejszenia plastyczności i co najważniejsze udarności. Ta ostatnia cecha jest krytyczna z punktu widzenia zastosowania wolframowych stopów ciężkich na rdzenie pocisków przeciwpancernych, od których, obok spełnienia podstawowego warunku Rm ≈ 1600MPa, wymaga się udarności na poziomie powyżej l00J/cm2.

EN

The results of study of structure and mechanical properties of W-Ni-Co matrix heavy tungsten alloys (HTA) produced by liquid phase sintering are presented. The studies were focused on the influence of cold working on mechanical properties, determining its possibilities for use them as a cores in subcaliper projectiles. It was concluded that cold working greatly influence properties of HTA increasing tensile (Rm) ultimate yield (Rp, 0. 2) strength and Rockwell Hardness (HRC), which increase is achieved at expense of considerable ductility and impact strength decrease. The last property is critical form point of view the use of these heavy tungsten alloys for projectiles cores, which, except fulfilling the main condition that Rm > 1600MPa should poses the impact strength at level exceeding 100J/cm2.

3

Badania własności użytkowych wolframowych stopów ciężkich przeznaczonych na elementy amunicji

Cybula L., Ludyński Z.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2006

|

z. 66 [227]

47-57

PL

W artykule przedstawiono wymagania stawiane pociskom przeciwlotniczym i przeciwpancernym oraz materialam stosowanym do budowy elementów amunicji. Opisano sposób wytwarzania materiałów na rdzenie. Podano wyniki badań wlasności mechanicznych oraz zginania udarowego wolframowych stopów ciężkich. Szczególowo opisano stanowisko badawcze do badań dynamicznych strzelaniem rdzeni wykonanych z kompozytów wolframowych. Przedstawiono wyniki badań nad zachowaniem się materialu podczas penetracji plyty pancernej. Zaproponowano laboratoryjną metodę badania efektu opóźnionej fragmentacji i przedstawiono rezultaty badań przeprowadzonych w oparciu o tę metodę.

EN

In this paper neccessary requirements of properties for frangible armour piercing discarding sabot (FAPDS) and armour piercing discarding sabot (APDS) and amuniton parts are deseribed. The method of penetrators for frangible and armour amunition production is presented. Methodology and results of experiments are given. Test stand for dynamic investigations of materialsis is described. Dynamic method of investigation of frangible effect is proposed.

4

Kompozyty wolframowe

Ludyński Z., Bucki J.J.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 11

243-247

PL

Scharakteryzowano właściwości fizyczne i zakres zastosowań kompozytów wolframowych. Opisano kolejne operacje procesu technologicznego z wyjaśnieniem zjawisk w nich zachodzących. Przeprowadzono badania strukturalne oraz badania właściwości fizycznych stopu o składzie chemicznym 90W-7Ni-3Fe. Wnioski z prac zawierają program badań mających na celu podwyższenie właściwości, zmodyfikowanie technologii oraz rozszerzenie zakresu zastosowań kompozytów wolframowych.

EN

Tungsten composites (often called also tungsten heavy alloys) structure consists of high strength tungsten particles in ductile matrix. The density is in range 17.0-18.6 g/cm2 (due to high 88-98% tungsten content). As-sintered strength 750-950 MPa (with 10-30% elongation) can he increased by work hardening up to 1300-1500 MPa. High purity powders of particle size in range of few [micro]m (FSSS) are used in tungsten composites production process shown in Figure 1. The key part of the production process is occurring below tungsten melting temperature liquid phase sintering, involving a number of diffusion driven phenomena. The process conditions are presented schematically in Figure 2. Typical as-sintered structure for 90W-7Ni-3Fe composite, consisting of spheroidal tungsten grains in the 55Ni-23Fe-22W matrix is shown in Figure 3a. High mechanical properties (ultimate strength 960 MPa, yield stress 680 MPa, hardness 27 HRC) could be further improved by work hardening. It has been shown that tungsten composites (as opposite to pure tungsten) can be processed by cold deformation. Details are given for cold rolling of 25x25x2 mm sample plates after 20 and 40% reduction. The microstructures after rolling are shown in Figures 3b and 3c. Changes of microstructure quantitative parameters measured on parallel and perpendicular sections are presented in Table 1. Samples after rolling have been annealed in nitrogen at 500-750°C. The results of tensile and hardness tests are summarized in Table 2. Tensile properties increase (while elongation quickly decreases) with increasing reduction ratio. Annealing leads to further increase of tensile properties and hardness. The highest ultimate strength of over 1500 MPa (over 60% increase in comparison to as-sintered material) has been received for 40% reduction and annealing at 500-620°C. Conclusions cover propositions of further studies for improvement of alloys properties and modification of technology, as well as extension of application area for tungsten composites.