Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of gradient structure on wear characteristics of centrifugally cast functionally graded magnesium matrix composites for automotive applications

Saleh Bassiouny, Jiang Jinghua, Fathi Reham, Xu Qiong, Li Yuhua, Ma Aibin

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 1

196--218

EN

In the past few years, the functionally graded materials (FGMs) have proved useful in many industrial applications such as aerospace, automotive, transportation and infrastructure because of their advantages like the ability to control mechanical properties, residual stresses, wear, and corrosion behavior through a smooth gradation of the elements in a particular direction of the products. In this current work, the microstructural and wear properties of AZ91 alloy reinforced with silicon carbide particles (SiCp) produced through the centrifugal casting method were investigated. Four weight fractions of SiCp with 10 µm average size were used to fabricate functionally graded (FG) tubes in the two mold rotational speeds of 1200 and 1500 rpm. Microstructural, microhardness, and wear tests were used for characterizing the developed FG tubes. From the results obtained, the gradient distribution of SiC particles inside the AZ91 matrix alloy substantially improved hardness and wear resistance for the FG tubes comparing to unreinforced alloy. Moreover, the mold rotational speed is the main factor in controlling the distribution of particles, thus determining the gradient properties of the manufactured FG tubes. These findings suggest that FG tubes are useful for aerospace and automotive applications that require more excellent surface resistance.

2

SiC particle distribudtion in castings made from composite suspension A359/SiCp with various casting conditions

Bernat Ł., Jackowski J., Szymański P.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 3

168--173

EN

The paper presents results of an evaluation of the reinforcing phase particles in identical test castings of small overall dimensions, obtained from a composite suspension in diversified casting conditions. The composite suspension behavior has been studied in different casting conditions: gravitational, gravitational aided by subatmospheric pressure and under centrifugal force. The beneficial influence of the factors intensifying the process of filling mold cavities with a composite suspension was found. Gravitational casting of the composite suspension is limited by the size of the casting modules - in the analyzed experiment conditions they cannot be lower than 1.4 mm. In the castings obtained using subatmospheric pressure, uniform distribution of the reinforcing phase particles was found. Additionally, highly diversified particle distribution was observed in castings from a suspension subjected to centrifugal forces.

PL

Przedstawiono wyniki oceny rozkładu cząstek fazy zbrojącej w identycznych odlewach próbnych o małych gabarytach, uzyskanych z zawiesiny kompozytowej w zróżnicowanych warunkach jej odlewania. Zbadano zachowanie się zawiesiny kompozytowej w warunkach odlewania: grawitacyjnego, grawitacyjnego wspomaganego podciśnieniem oraz pod działaniem siły odśrodkowej. Stwierdzono korzystny wpływ czynników intensyfikujących proces wypełniania wnęk form zawiesiną kompozytową. Grawitacyjne odlewanie zawiesiny kompozytowej ograniczone jest wielkością modułów odlewów, które w analizowanych warunkach doświadczeń nie mogą być mniejsze niż 1,4 mm. Stwierdzono równomierny rozkład cząstek fazy zbrojącej w odlewach uzyskanych z wykorzystaniem podciśnienia, a ponadto bardzo zróżnicowany rozkład cząstek w odlewach z zawiesiny poddanej działaniu sił odśrodkowych.

3

Copper matrix composites strengthened with carbon nanotubes or graphene platelets prepared by ball milling and vacuum hot pressing

Stolarska J., Dutkiewicz J., Maziarz W., Pstruś J., Wójcik A., Ozga P.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 3

174--180

EN

In this study copper matrix composites with two types of additions i.e. graphene platelets in the amount of 1÷2 wt.% or multiwall carbon nanotubes in the amount of 1÷3 wt.% were studied. Two types of graphene platelets were applied: of a fine thickness of 2÷4 nm and coarser of a 10÷20 nm plate thickness. The addition of finer graphene platelets to copper causes less strengthening, but smaller electrical resistivity, while the addition of MWCNTs causes an increase in hardness in comparison to graphene platelets and slightly higher resistivity growing with the amount of nanotubes. SEM and TEM studies allowed to determine that carbon nanotubes and copper grain size are refined during milling which does not change after consolidation. In the samples with graphene, a more homogeneous distribution of platelets was observed in the case of fine graphene, while platelet conglomerates in the case of coarser graphene tend to occur after the consolidation process at the copper particle boundaries.

PL

W niniejszej pracy opracowano sposób wytworzenia kompozytów na osnowie miedzi, wzmacnianych różnymi typami węgla, tj. wielościennymi nanorurkami węglowymi w ilości 1÷3% obj. oraz płatkami grafenowymi w ilości 1÷2% wag. Wytypowano dwa rodzaje płytek grafenowych dostępnych komercyjnie pod nazwą: N006 o grubości 10÷20 mm oraz cieńsze FL-RGO o grubości 2÷4 mm. Dodawanie drobniejszych płatków grafenowych do miedzi powoduje mniejsze umocnienie i mniejszy opór elektryczny, natomiast dodanie wielościennych nanorurek węglowych (MWCNTs) powoduje wzrost twardości w porównaniu do płatków grafenu i niewiele większą oporność wzrastającą wraz z ilością nanorurek. Badania na skaningowym mikroskopie elektronowym SEM oraz transmisyjnym mikroskopie elektronowym TEM pozwoliły ustalić, że mieszanina MWCNTs oraz proszku miedzi podczas mielenia w młynie kulowym zmienia się, tworząc najpierw duże konglomeraty, a po 32 godzinach mniejsze ziarna miedzi oraz rozdrobnione nanorurki. Ponadto analiza badań ze spektroskopii Ramanowskiej ujawniła, że nanorurki węglowe ulegają pewnego rodzaju deformacji, zwiększając tym samym stopień zdefektowania. W kompozytach z dodatkiem grafenu stwierdzono bardziej jednorodny rozkład płatków w ziarnach miedzi w przypadku drobnego grafenu, podczas gdy w przypadku grubszych płatków grafenu tworzą się konglomeraty, które po procesie konsolidacji występują na granicach cząstek proszku miedzi.

4

Tribologiczne właściwości galwanicznych powłok niklowych zawierających nano i mikrocząstki SiC

Wajs E

Obróbka Metalu

|

2013

|

nr 2

54--57

PL

W artykule przedstawiono sposób kształtowania struktur gradientowych wielowarstwowych powłok galwanicznych, osadzanych na stali C45 i jego wpływ na właściwości tribologiczne otrzymanych powłok.

EN

This paper presents a method of shaping graded multilayer structures electroplated coatings deposited on steel C45 and his influence on the tribological properties of the obtained coatings.

5

The structure of centrifugally cast composite casting

Jackowski J., Szymański P.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 1

66-71

EN

The most frequently used methods for manufacturing composite castings with an internal structure composed of a metal matrix and solid particles of the reinforcing phase are gravitational casting (into disposable or permanent moulds), pressure die casting, squeeze casting and centrifugal casting. The diphase character of the composite suspension designed for casting leads to the fact that its gravitational casting is delimited, among others, by a minimum thickness of the casting walls. The process of casting composite suspensions using the centrifugal method is unavoidably accompanied by migration of the reinforcing phase particles. It means that during the casting process, the particles move with respect to the liquid metal matrix. Therefore, experimental tests have been made with a view to manufacturing composite castings with the method of centrifugal casting. The tests were aimed at answering whether thin-walled castings may be manufactured using this method and checking the effect of the method on the behavior of the particles present in the cast suspension. The tests have been performed using a standard composite material with an aluminum alloy matrix including silicon carbide particles. The cast part was a small turbine with a blade thickness of about 1 mm. The casting moulds were made from a gypsum mass which was poured in a device composed of an induction furnace and a mechanism, referred to as a caster, that ensured rotation of the mould around a vertical rotation axis. The castings obtained in such way were evaluated with regard to matching the required shape and achieving a uniform distribution of the reinforcing phase in the composite material samples cut from various points of the casting and its gating system. It was found that the casting conditions allow one to obtain thin-walled castings, however, migration of the reinforcing phase particles in the cast suspension is significant. Hence, further research of the conditions of applying the method appeared necessary.

PL

Do najczęściej stosowanych metod wytwarzania odlewów kompozytowych, których struktura wewnętrzna składa się z metalowej osnowy oraz stałych cząstek fazy zbrojącej, należą: odlewanie grawitacyjne (do form jednorazowych i trwałych), odlewanie ciśnieniowe, prasowanie w stanie ciekłym oraz odlewanie odśrodkowe. Dwufazowość zawiesiny kompozytowej przeznaczonej do odlewania sprawia, że jej grawitacyjne odlewanie limitowane jest m.in. minimalną grubością ścianek odlewów. Odlewaniu zawiesin kompozytowych metodą odśrodkową towarzyszy nieuchronna migracja cząstek fazy zbrojącej, czyli ich przemieszczanie się względem ciekłej osnowy metalowej podczas odlewania. Podjęto pilotażowe próby wytwarzania niedużych odlewów kompozytowych metodą odlewania odśrodkowego. Celem prób było sprawdzenie możliwości uzyskiwania cienkościennych odlewów oraz wpływu metody odlewania na zachowanie się cząstek w odlewanej zawiesinie kompozytowej. Do wykonania prób użyty został standardowy materiał kompozytowy na osnowie stopu aluminium, zawierający cząstki węglika krzemu. Elementem odlewanym była niewielka turbina o łopatkach grubości ok. 1 mm. Formy odlewnicze wykonano z masy gipsowej, a proces ich zalewania realizowano w urządzeniu złożonym z pieca indukcyjnego oraz mechanizmu zapewniającego wirowanie formy wokół pionowej osi obrotu. Uzyskane odlewy oceniano pod względem zachowania wymaganych kształtów oraz równomierności rozkładu fazy zbrojącej w próbkach materiału kompozytowego wyciętych z różnych miejsc odlewów i ich układów wlewowych. Stwierdzono, że stosowane warunki odlewania pozwalają na uzyskanie cienkościennych odlewów, jednak migracja cząstek fazy zbrojącej w odlewanej zawiesinie jest znaczna, a dalsze badania nad warunkami stosowania testowanej metody - konieczne.

6

Gradientowa struktura epoksydowych materiałów kompozytowych napełnionych grafitem

Stabik J., Chomiak M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2011

|

[R.] 17, nr 6

515-520

PL

We wprowadzeniu artykuł zawiera przegląd technik wykonania polimerowych materiałów gradientowych, ze szczegółową charakterystyką metody odlewania. W części eksperymentalnej w artykule przedstawiono rezultaty badań struktury i właściwości elektrycznych materiałów gradientowych o osnowie polimerowej wzmocnionej grafitem. Do wykonania kompozytów wykorzystano żywicę epoksydową, jako materiał osnowy oraz dwa rodzaje grafitu o różnej granulacji i własnościach. Kompozyty wytworzono stosując metodę odlewania odśrodkowego.

EN

Introduction to this paper contents methods overview of gradient materials manufacture and describe in detail basic characteristics of casting method. In the experimental part the article describes results of structure and electric properties investigations of gradient materials with epoxy matrix and graphite reinforcement. Composites were made with epoxy resin as a matrix and two types of graphite with different granulations and features as reinforcements. Composites were manufactured using centrifugal casting methods.

7

Wpływ warunków zagęszczania wirówkowego proszków na kształtowanie struktury gradientowej spieków diamentowych

Rozmus M.

Prace Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania. Zeszyty Naukowe

|

2011

|

nr 89

117-117

PL

Głównym celem badań było zaprojektowanie oraz otrzymanie kompozytów diament - Ti3SiC2 z gradientem stężenia faz. Matematyczny model procesu sedymentacji wirówkowej bazował na modyfikacji równania Stokesa poprawką Barnea-Mizrahi. Dla opisu sedymentacji grup sferycznych cząstek o różnych rozmiarach dla różnorodnych materiałów skonstruowano algorytm na bazie programu Mathematica. Główne obliczenia dla modelowanego układu i realnych warunków procesu sedymentacji wirówkowej były wykonane za pomocą równania Barnea-Mizrahi. Proces zagęszczania był przeprowadzony metodą wirowania w ułtrawirówce UP 65M. Matematyczne symulacje przy zastosowaniu algorytmu wykazały, że możliwe jest otrzymywanie gradientu z ciągłą zmianą stężenia jednej fazy względem drugiej z zastosowanej wyjściowej zawiesiny. Diamentowe kompozyty były spiekane za pomocą aparatury do spiekania techniką wysokociśnieniową HP-HT. Na spieczonych kompozytach wykonano szereg badań materiałowych; Kompozyty diamentowe analizowano przy zastosowaniu skaningowego mikroskopu elektronowego wyposażonego w rentgenowski spektrometr EDS. Przeprowadzono pomiary gęstości pozornej oraz porowatości metodą hydrostatyczną oraz modułu Younga metodą ultradźwiękową. Wykonano pomiary twardości względem wysokości próbki. Na próbkach podłoża fazy wiążącej przeprowadzono wysokotemperaturowe badania kinetyki zwilżania. Spośród otrzymanych kompozytów gradientowych wytypowano material o najkorzystniejszej mikrostrukturze dla którego przeprowadzono testowe próby skrawania. Przedstawiono wyniki właściwości mechanicznych oraz skrawających dla diamentowych kompozytów gradientowych. Matematyczne symulacje wykazały, że możliwe jest otrzymywanie materiałów z ciągłą zmianą stężenia faz obu materiałów z wyjściowej zawiesiny. Metoda zagęszczania wirówkowego pozwala otrzymywać materiały gradientowe.

EN

The main scientific aim of the studies was design and obtaining of diamond -Ti3SiC2 composites with the gradient of phases distribution. Mathematical model of HCP basing on the modifications of the Stokes formula with Bamea-Mizrahi equation. Algorithm was constructed to describe sedimentation of the group of spherical particles of di fferent sizes and different materials. Main calculations for this system and real conditions of the high-speed centrifugal compaction process are made using the Bamea-Mizrahi equation. Deposition process was carried out using the ultra centrifuge UP 65M. The diamond composites have been prepared using the High Pressure - High Temperature apparatus. Various investigations methods for sintered samples were applied: The diamond composites were analysed using scanning electron microscopy (SEM) with EDS spectrometer. Apparent density and porosity were measured using hydrostatic method. Young modulus measurements was determined using ultrasonic method. Hardness measurements in relation to height of sample were measured using Vickers method. On the samples of binding phase substrate high temperature analysis of wetting kinetics was curried out using lying drop method. For samples with the most advantageous gradient microstructure cutting test was carried out. Results of some mechanical and cutting properties was presented. The mathematical simulations using algorithm show that it is possible to obtain continuous concentrations of the both materials with appropriate initial suspensions. Thus our method allows to obtain graded materials.

8

Analysis of inhomogeneity of gradient percolation structures, based on the notion of affinity

Chmiela J., Słota D., Roskosz S.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 4

285-288

EN

The paper presents the results of an inhomogeneity analysis of gradient percolation structures of cast-iron rollers cast into metal moulds. The variable intensity of cast iron solidification in permanent mould contributes to the creation of a structure of large inhomogeneity degree, characterised with gradients of surface fraction of cementite as well as pearlite and graphite being reversely directed. The inhomogeneity analysis was based on Horst's correlation, associating the structure's affinity with multiscale procedures. Such solution determines the transition threshold from the local to global scale and unambiguously determines the boundary of linear size of the test area, correctly identifying the affine structure inhomogeneity.

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy niejednorodności gradientowych perkolacyjnych struktur walców żeliwnych odlewanych do form metalowych. Zmienna intensywność krzepnięcia żeliwa w kokili przyczynia się do powstawania struktury o dużym stopniu niejednorodności charakteryzującej się przeciwnie skierowanymi gradientami udziału powierzchniowego cementytu oraz perlitu i grafitu. Analizę niejednorodności oparto na korelacji Horsta łączącej afmiczność struktury z procedurami wieloskalowymi. Takie rozwiązanie określa próg przejścia od skali lokalnej do globalnej i jednoznacznie wyznacza granicę liniowej wielkości obszaru testowego poprawnie identyfikującego afinicznąniejednorodność struktury.

9

Otrzymywanie i własności gradientowych struktur włókninowych do filtracji płynów

Gradoń L., Podgórski A.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2001

|

T. 22, z. 3B

451--456

PL

Dla dopuszczalnej wartości skuteczności filtracji aerozoli w filtrach włókninowych wytwarzano struktury wielowarstwowe, zapewniające możliwie największe wartości pyłochłonności. Na podstawie modelu teoretycznego filtracji wgłębnej określono optymalny układ filtracyjny.

EN

The multilayer fiber structures were manufactured for achieving possibly high values of dust capacity at accepted value of the filtration efficiency of aerosol particles in fibrous filters. Basing on the theoretical model the optimal filtration system was determined.

10

Materiały gradientowe jako nowe możliwości współczesnej techniki.

Hodor K., Zięba P., Olszowska-Sobieraj B.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 6

595-600

PL

W pracy wyjaśniono istotę gradientu cechy materiałowej, dokonano przeglądu i klasyfikacji FGM w zależności od: rodzaju łączonych materiałów, zasięgu gradientu, geometrii gradacji, funkcji jaką pełni gradient i od tego, w jaki sposób gradient umożliwia osiągnięcie pożądanego efektu. Zaprezentowano procesy technologiczne, w wyniku których powstają FGM. Obok procesów konstruktywnych i metod opartych na zjawiskach transportu, zwrócono szczególną uwagę na metodę polegającą na połączeniu ze sobą metalu i związku międzymetalicznego przy wykorzystaniu przemiany eutektycznej. Podano przykłady zastosowań FGM w przemyśle lotniczym i kosmicznym, optyce, elektronice i medycynie. Omówiono krajowe zainteresowanie FGM, ze szczególnym uwzględnieniem możliwości otrzymania FGM bezpośrednio w wyniku procesu odlewniczego.

EN

In this paper current state of art in the area of FGM is presented. The principles of the material property gradient is explained, then FGM are classified into several groups according to the material classes they combine, the relative gradient extension, the geometry of the gradation, the function in a component and the way in which the gradient acts to achieve a desired response. Two basic processes of FGM productions are discussed, that is constructive one and transport one. Simultaneously, a new method of FGM manufacturing, like eutectic bounding is presented. Then, some examples of the applications of FGM in aeronautics and space industry, electronics, optics and medicine are given. National interest with FGM is briefly described including the most recent example of FGM production directly due casting process.