Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badanie betonu geopolimerowego z kruszywem z żużla żelazochromowego na działanie podwyższonej temperatury

Indu P., Greeshma S.

Cement Wapno Beton

|

2021

|

R. 26, nr 4

340--351

PL

Niniejszy artykuł dotyczy wytrzymałości i ubytku masy betonu geopolimerowego w porównaniu z konwencjonalnym betonem cementowym, po ekspozycji w podwyższonej temperaturze. W niniejszej pracy kruszywo grube konwencjonalnego betonu geopolimerowego zostało częściowo (40%) zastąpione kruszywem z żużla żelazochromowego w celu uzyskania mieszanki zastępczej betonu geopolimerowego. Omówiono również mikrostrukturę betonu geopolimerowego na podstawie badań XRD, SEM i tomografi i rentgenowskiej. W wyniku badań stwierdzono, że po ekspozycji w podwyższonej temperaturze, konwencjonalny beton cementowy wykazuje spadek wytrzymałości większy o 17,65% od konwencjonalnego betonu geopolimerowego. Zauważono również, że zastępcza mieszanka geopolimerowa wykazuje utratę wytrzymałości o 24,4% większą i utratę masy o 1,35% większą niż konwencjonalna mieszanka geopolimerowa. Jednak w większości zakresów temperatur miała ona większą wytrzymałość od konwencjonalnej mieszanki geopolimerowej. Tak więc mieszanka zastępcza betonu geopolimerowego zachowuje się lepiej niż konwencjonalny beton geopolimerowy i konwencjonalny beton cementowy zarówno w warunkach otoczenia, jak i w podwyższonej temperaturze.

EN

This paper deals with the strength and mass loss of geopolymer concrete in comparison with conventional cement concrete after elevated temperature exposure. In this study, the coarse aggregates of the conventional geopolymer concrete are replaced partially (40%) with ferrochrome slag aggregates, to obtain the replacement mix of geopolymer concrete. The microstructure of geopolymer concrete was examined by XRD, X-ray tomography, and SEM and also discussed in this paper. The results concluded that after exposure at elevated temperature, the conventional cement concrete has a strength loss of about 18% higher than the geopolymer concrete. It was also noted that though replacement geopolymer mix exhibited the strength loss of 24.4% and mass loss of 1.35% higher than the conventional geopolymer mix, it had greater strength than conventional geopolymer mix, for most of the temperature ranges. Thus the replacement mix of geopolymer concrete behaves better than conventional geopolymer concrete, both at ambient and elevated temperature conditions.

2

Identification of changes in mechanical properties of sandstone subjected to high temperature: meso-and micro-scale testing and analysis

Różański Adrian, Różańska Anna, Sobótka Maciej, Pachnicz Michał, Bukowska Mirosława

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 1

461--482

EN

Material properties largely depend on their structure, and are strongly dependent on the scale of observation. Under the influence of various processes, the structure of a material can undergo evolution, which leads to major changes in the mechanical parameters and morphology of the medium. To understand the behaviour of a given material exposed to the influence of various factors, e.g. loading and temperature treatment, and to be able to modify it appropriately, it is crucial to recognize its structure both in the scale of engineering applications and at the micro-scale. The article proposes a procedure for assessing changes in the structure of sandstone exposed to the temperature treatment. The presented procedure allows the morphology of the material to be evaluated and the influence of temperature treatment on mechanical parameters of rocks to be analysed, by combining use of different laboratory techniques. The changes in rock material have been characterized using three investigative techniques, i.e. a uniaxial compression test, nanoindentation and micro-computed tomography. The uniaxial compression tests were carried out for 11 different temperature values in the range of 23–1000 °C, which enabled the determination of the change in uniaxial compressive strength and Young’s modulus of the sandstone as a function of temperature. Micro-scale laboratory tests were utilised to identify changes in the mechanical and morphological parameters of the sandstone exposed to the temperature of 1000 °C. The results were referred to those obtained for the reference samples, i.e. not subjected to heating (T = 23 °C). Comparison of the results showed an evident relation between the microstructure changes and the mesoscopic properties.

3

Study of Nonmetallic Inclusions in Aluminum–Silicon Alloys

Galek Tomasz, Łączek Andrzej, Łysiak Karol

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2020

|

Vol. 44, nr 1

28-31

EN

In this article, a study of nonmetallic inclusions introduced during the casting process of the aluminum–silicon alloy is presented. The samples were investigated using a scanning electron microscope to find the chemical composition and X-ray tomography to check the volumetric content of the non-metallic inclusions. The samples were made from AlSi7Mg alloy, used for car wheels, with 7% weight content of Si, 89% of Al, and 0.3% of Mg. The main goal of our investigations was to find out the chemical composition of the impurities and to identify the stage of the casting process at which the impurities are introduced.

4

X-ray computer tomography study of degradation of the zirvaloy-2 tubes oxidized at high temperatures

Trybuś B., Olive J. M., Lenoir N., Zieliński A.

Advances in Materials Science

|

2019

|

Vol. 19, nr 2(60)

54--71

EN

The investigations of high-temperature oxidation of zirconium alloys, applied for fuel pellets in nuclear power plants, are usually limited to oxidation kinetics, phase transformations and microstructural characterization. The purpose of this research was to characterize the degradation phenomena occurring within oxide layer and at the interface oxide/metal, on internal and external Zircaloy-2 tube surfaces, below and over crystalline transformation temperature of zirconium oxides. The commercial tubes were oxidized at 1273 K and 1373 K in calm air for 30 min and then examined with a technique novel for such purpose, namely a high-resolution X-ray computer tomography. The light microscopy was used to examine the cross-surfaces. The obtained results show that the form and intensity of oxide damage is significant and it is in a complicated way related to oxidation temperature and on whether external or internal tube surface is studied. The found oxide layer damage forms include surface cracks, the detachment of oxide layers, the appearance of voids, and nodular corrosion. The oxidation effects and damage appearance are discussed taking into account the processes such as formation of oxides, their phase transformation, stress-enhanced formation and propagation of cracks, diffusion of vacancies, formation of nitrides, diffusion of hydrogen into interface oxide-metal, incubation of cracks on second phase precipitates are taken into account to explain the observed phenomena.

5

Charakterystyka mikrostruktury pianobetonu o różnych gęstościach przy zastosowaniu technik mikroskopowych

Chung S. Y., Lehmann C., Elrahman M. A., Stephan D.

Cement Wapno Beton

|

2018

|

R. 21/83, nr 3

216--225

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań próbek pianobetonów z użyciem skaningowej mikroskopii elektronowej oraz mikrotomografii rentgenowskiej. Scharakteryzowano porowatość oraz właściwości matrycy cementowej betonów po różnych czasach dojrzewania. Gęstość decyduje w pierwszej kolejności o mikrostrukturze matrycy cementowej, a co za tym idzie właściwości pianobetonów. Jak można się było spodziewać, matryca cementowa jest bardziej zwarta w pianobetonach o większej gęstości i dojrzewających przez dłuższy okres. Średnica porów zmniejsza się, wraz ze zwiększaniem się gęstości betonów i jest bardziej stabilna w późniejszych okresach.

EN

In this paper a set of foamed concrete specimens with different densities was prepared, and microscopic techniques such as scanning electron microscopy and X-ray micro-computed tomography were used to characterize the specimens. The pore and solid characteristics of the foamed concrete at different ages were also examined to investigate the effect of aging on the materials. The microstructure of cement matrix and thus the properties of foamed concrete are strongly affected by the density of concrete. As it should be expected, the cement matrix is denser in concrete of higher density and concrete cured for longer period. The pore size distribution of the foamed concrete shows the tendency to be composed of smaller pores as the density of the specimens is increasing and to became more stable after longer curing period.

6

Identyfikacja wad powłok napawanych regeneracyjnie z zastosowaniem tomografii rentgenowskiej

Paszeczko M., Józwik J., Dziedzic K., Bereżanśkyj T.

Przegląd Spawalnictwa

|

2017

|

R. 89, nr 12

12--16

7

K-means clustering in textured image: example of lamellar microstructure in titanium alloys

Al Darwich R., Babout L., Strzecha K.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2017

|

T. 7, nr 3

43--46

EN

This paper presents an implementation of the k-means clustering method, to segment cross sections of X-ray micro tomographic images of lamellar Titanium alloys. It proposes an approach for estimating the optimal number of clusters by analyzing the histogram of the local orientation map of the image and the choice of the cluster centroids used to initialize k-means. This is compared with the classical method considering random coordinates of the clusters.

PL

W artykule przedstawiono implementację metody klasteryzacji k-średnich, do segmentacji dwuwymiarowych rentgenowskich obrazów mikro tomograficznych lamelarnych stopów tytanu. Zaproponowano metody szacowania optymalnej liczbę klastrów oraz wyboru centro idów poprzez analizę histogramu mapy lokalnych kierunków obrazu. Dokonano porównania zaproponowanych metod z losowym doborem początkowego położenia klastrów.

8

Zastosowanie tomografii rentgenowskiej (CT) w analizie petrofizycznej piaskowców eolicznych czerwonego spągowca

Zarudzki W., Kiersnowski H., Godlewski P., Dohnalik M.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2016

|

nr 209 wyd. konferencyjne

633--635

PL

Praca przedstawia możliwości zastosowania rentgenowskiej tomografii komputerowej w badaniu całych rdzeni wiertniczych na przykładzie materiału pobranego z otworu zlokalizowanego na obszarze monokliny przedsudeckiej. Badania tomograficzne zostały wykonane w celu zobrazowania szczelin wysokokątowych, jako pomiary wspomagające interpretację zapisu sondy XRMI.

EN

The paper presents the possibility of application of X-ray computed tomography in the study of rock cores. The investigated material was taken from the well located in the area of the Fore-Sudetic Monocline. Tomographic studies were performed in order to illustrate the high angle splits observed in cores and as a useful tool for the interpretation of the XRMI probe visual record.

9

Izucenie netradicionnyh istocnikov uglevodorodov s ispol’zovaniem rentgenovskoj tomografii

Abrosimov A. A., Strel'cenko V. V.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2016

|

nr 209 wyd. konferencyjne

751--755

RU

В нефтегазовой отрасли одной из актуальных задач является разработка месторождений нетрадиционных нефти и газа. Нефтегазовым компаниям необходимо получить рентабельную добычу углеводородов путем применения методов интенсификации флюидоизвлечения из продуктивных пластов, которые без знания структуры фильтрационно-емкостного пространства и учета фильтрационно-емкостных свойств, имеют, как правило, низкую эффективность. Однако в случае нетрадиционных источников, к которым можно отнести нефтематеринские глинистые породы и уголь, чаще всего невозможно проводить лабораторные эксперименты из-за их разрушенного состояния. В связи с этим, встает необходимость применения новых технологий, позволяющих изучать структуру фильтрационно-емкостного пространства и проводить оценку емкостных свойств подобных пород. Одним их таких методов на данный момент является рентгеновская томография. Использование данного метода позволяет визуализировать фильтрационно-емкостное пространство исследуемого образца, оценить значение его пористости. В работе демонстрируются возможности рентгеновской томографии на примере нетрадиционных источников углеводородов (нефтематеринских пород хадумской свиты и угля) и даются рекомендации по применению полученной информации.

EN

In the oil and gas industry one of the most urgent tasks is the development of deposits of unconventional oil and gas. Oil and gas companies need to get the cost-effective production of hydrocarbons by applying methods for oil and gas intensification of productive formations, which without the knowledge of the structure of pore space and consideration of reservoir properties have usually low efficiency. However, in the case of unconventional sources, which include the oil source rocks of shales and coal, it is often impossible to carry out laboratory experiments because of their ruined state. In this regard, there is a necessity of application of new technologies to study the structure of pore space and evaluate reservoir properties of these rocks. One of these methods is currently the X-ray tomography. This method allows visualization of pore space of the test sample, to obtain its quantitative characterization of: the number and size of pores in it, their specific surface area and many other parameters that need to be considered in the development of hydrocarbon deposits. The paper demonstrates the possibility of X-ray tomography as an example of unconventional hydrocarbon sources – source rock Khadum suites and coal.

10

Nowa metoda wizualizacji zmian objętościowych podczas przepływu silosowego na podstawie pomiarów z zastosowaniem promieniowania rentgenowskiego. Cz.2

Niedostatkiewicz M.

Przegląd Budowlany

|

2015

|

R. 86, nr 5

26--31

PL

Proces opróżniania silosów charakteryzuje się utrudnieniami i uciążliwościami eksploatacyjnymi, zróżnicowanymi ze względu na konstrukcje silosu, rodzaj składowanego materiału sypkiego oraz sposób opróżniania. W celu rozpoznania mechanizmu płynięcia oraz wpływu parametrów zewnętrznych na zachowanie się materiału sypkiego konieczne jest monitorowanie przepływu za pomocą metod nie wprowadzających zaburzenia w strukturę materiału sypkiego. Do metod takich należy metoda promieniowania rentgenowskiego. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów wypływu piasku bezkohezyjnego z modelu silosu z przepływem kominowym. Niniejszy artykuł (część II) obejmujący wyniki doświadczeń stanowi kontynuację wcześniejszego artykułu (część I) w którym omówiono podstawy teoretyczne pomiarów z zastosowaniem tomografii rentgenowskiej.

EN

The process in which the silo-storages are being emptied involves many difficulties and operational problems, varied due to the silos structure, type of the stored material and way in which the silo is emptied. In order to recognize the flow patterns and the impact of the external factors on behaviour of the loose material, it is required to monitor the flow with the use of methods that do not change the structure of the loose material. Method based on X-rays is one of the ways to realize the above. The article presents results of measurement of non-cohesive sand, in case of the silo which features funnel flow pattern. The present article (part II) that includes the experiment results is the next part of the previous text (part I) which discussed the theoretical basis for the roentgen tomography-based measurements.

11

Nowa metoda wizualizacji zmian objętościowych podczas przepływu silosowego na podstawie pomiarów z zastosowaniem promieniowania rentgenowskiego. Cz.1

Niedostatkiewicz M.

Przegląd Budowlany

|

2015

|

R. 86, nr 4

32--39

PL

Proces opróżniania silosów charakteryzuje się utrudnieniami i uciążliwościami eksploatacyjnymi, zróżnicowanymi ze względu na konstrukcje silosu, rodzaj składowanego materiału sypkiego oraz sposób opróżniania. W celu rozpoznania mechanizmu płynięcia oraz wpływu parametrów zewnętrznych na zachowanie się materiału sypkiego konieczne jest monitorowanie przepływu za pomocą metod nie wprowadzających zaburzenia w strukturę materiału sypkiego. Do metod takich należy metoda promieniowania rentgenowskiego. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów wypływu piasku bezkohezyjnego z modelu silosu z przepływem kominowym. Zastosowanie tomografii rentgenowskiej umożliwiło wizualizację przestrzenna struktury materiału podczas badań.

EN

The process in which the silos storages are being emptied involves many difficulties and operational problems, varied due to the silos structure, type of the stored material and way in which the silo is emptied. In order to recognize the flow patterns and the impact of the external factors on behaviour of the loose material, it is required to monitor the flow with the use of methods that do not change the structure of the loose material. Method based on X-rays is one of the ways to realize the above. The article presents results of measurement of non-cohesive sand, in case of the silo which features funnel flow pattern. Using the X-ray method made it possible to visualize the material structure throughout the research.

12

The Determination Of Diffusive Tortuosity In Concrete Specimens Using X-Ray Microtomography

Ranachowski Z., Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Ranachowski P., Dąbrowski M., Kudela Jr. S., Dvorak T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

1115--1119

EN

The paper presents a method of pore connectivity analysis applied to specimens of cement based composites differing in water to cement ratio. The method employed X-ray microtomography (micro-CT). Microtomography supplied digitized three-dimensional radiographs of small concrete specimens. The data derived from the radiographs were applied as an input into the application based on the algorithm called ‘random walk simulation’. As the result a parameter called diffusive tortuosity was established and compared with estimated porosity of examined specimens.

PL

Artykuł prezentuje metodę wyznaczania parametru charakteryzującego intensywność połączeń mikroporów w zastosowaniu do próbek kompozytów z matrycą cementową, różniących się stosunkiem wodnocementowym. Metoda bazuje na wynikach badań z zastosowaniem mikrotomograﬁi rentgenowskiej. Analizowano zdigitizowane zestawy danych, opisujące trójwymiarową reprezentację mikrostruktury niewielkich próbek wykonanych z betonu. Przygotowane w ten sposób skany mikrostruktury zastosowano jako dane wejściowe wprowadzone do oprogramowania wykorzystujacego algorytm ‘przypadkowo migrujących cząstek wirtualnych’. W ten sposób wyznaczono parametr mikrostruktury znany jako krętość dyfuzyjna. Parametr ten porównano z porowatością obserwowaną wyznaczoną dla zbadanych próbek przy wykorzystaniu analizy jasności voxeli w analizowanych próbkach.

13

Three Dimensional Morphology of β-Al5FeSi Intermetallics in AlSi Alloys

Mikołajczak P., Ratke L.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 15, iss. 1

47--50

EN

Iron is the most common and detrimental impurity in casting alloys and has been associated with many defects. The main consequence of the presence or adding of iron to AlSi alloys is the formation Fe-rich intermetallics with especially deleterious β-Al5FeSi. β-Al5FeSi phases are most often called needles on 2D micro sections, whilst platelets in 3D geometry. The x-ray tomography results have demonstrated Fe-rich phases with shapes different from simple forms such as needles or platelets and presented bent and branched phases. β grown as complicated structure of bent and branched intermetallics can decrease feeding ability, strengthen pores nucleation and eutectic colonies nucleation leading to lower permeability of mushy zone and porosity in the castings.

14

Investigating porosity of sintering porous copper structure with 3D micro-focus X-ray computed tomography (μCT)

Depczyński W.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2014

|

Vol. 66, nr 2

67--72

EN

Purpose: The paper presents studies on the structure intended to form a heat exchange element made of sintered porous Cu. Design/methodology/approach: Analyses of Cu foam exhibiting a cellular structure have been carried out using X-ray tomography. Findings:Samples of copper foam have been imaged at high resolution using a large-field, 3D micro-focus X-ray computed tomography (μCT) system, three-dimensional image blocks derived from the scans were examined as cross-sections along orthogonal planes and as perspective images, maneuvered to be viewed from any angle. Research limitations/implications: This work presents methods for obtaining pore size distributions for both the micro-pores and their interconnects. It‘s a matter of great significance for recognition of real structure of sintered porous elements and it’s utility mainly as heat transfer. Originality/value: The proposed X-ray method appears to be an excellent tool for determining the 3D structure of the sintered Cu foam. It should be used to improve changes detection in the structure of the foam itself, incurred to the effect of changes process appeared during heat transfer operation.

15

Application of X-Ray Microtomography and Optical Microscopy to Determine the Microstructure of Concrete Penetrated by Carbon Dioxide

Ranachowski Z., Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Ranachowski P., Rejmund F., Dąbrowski M., Kudela S. jr., Dvorak T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1441--1447

EN

In the paper two advanced methods for testing cement based composites are described and compared. These are X-ray microtomography and optical microscopy. Microtomography supplies three-dimensional images of small concrete specimens. In the tomograms all cracks, pores and other voids and inclusions, that exceed a few micrometers, are shown. Such visualisation can become a valuable tool for analysis of the basic material properties. Images obtained on thin sections and analysed with various methods on optical microscopes supply additional information on material microstructure that cannot be obtained in tomograms. For example it is relatively easy to determine zone penetrated by CO2 ingress. These two methods, presented on examples of tests, complete each another in order to supply a set of information on composition and defects of tested composite materials.

PL

W artykule przedstawiono dwie nowoczesne metody analizy struktury materiałów kompozytowych ze spoiwem na bazie cementu. Są to mikrotomografia komputerowa oraz optyczna analiza cienkich szlifów. Mikrotomografia pozwala na uzyskanie trójwymiarowych obrazów niewielkich próbek betonowych. Na tomogramach widoczne są układy rys, porów i innych pustek, których wymiary przekraczają kilka mikrometrów. Przestawienie tych obiektów w przestrzeni jest ważnym narzędziem do analizy podstawowych właściwosci materiału. Obrazy uzyskane na cienkich szlifach w mikroskopie optycznym, analizowane następnie różnymi metodami, dostarczają dodatkowych informacji o mikrostrukturze materiału, które nie mogą być dostrzeżone na tomogramach. Stosunkowo łatwo jest np. uzyskac obrazy stref skarbonatyzowanej matrycy cementowej. Obie przedstawione metody uzupełniają się wzajemnie i pozwalają na otrzymanie zbioru informacji o składzie i defektach badanych materiałów kompozytowych.

16

Influence of Wax Pattern Surface Quality on Prime Coat of Ceramic Mold

Bałkowiec A., Wawulska P., Matysiak H., Rabajczyk A., Smektała P., Zdunek J., Kurzydłowski K.

Archives of Foundry Engineering

|

2014

|

Vol. 14, iss. 1 spec.

67--72

EN

The authors have made an attempt to enrich the knowledge about the influence of wax pattern washing process and its influence on the quality of the shell prime coat. Two types of wax were investigated: A7Fr/60 and KC2690. A7Fr60 is used for pattern fabrication, while KC2690 is typical sprue wax. The goal of work was to establish wax solubility accuracy in Trisol 60 Plus and Houghto Clean 530 versus time and influence of dipping time to wax samples surface quality. Additionally, after exposition of wax samples, their surface morphology was characterized with the use of laser profilometry and surface roughness measurement. The quality of formed prime coat was established by X-ray tomography. The measurement of wetting angle of the wax by binder was conducted. The results have shown that the main factor which influences the quality of the prime coat is surface wettability rather than wax surface roughness.

17

Porównanie wybranych metod badania porowatości odlewów ciśnieniowych ze stopu magnezu AZ91

Uniwersał A., Wróbel M., Wroński S., Bonarski J., Tchórz A., Kania B.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2013

|

Vol. 80, nr 4

235--241

PL

Istotnym czynnikiem decydującym o jakości odlewów ciśnieniowych jest ich porowatość. W pracy testowano przydatność wybranych metod badania porowatości odlewów ciśnieniowych wytwarzanych ze stopu magnezu AZ91. Stosowano następujące metody: pomiary gęstości, rentgenowską tomografią komputerową i mikroskopią akustyczną. Określono zalecany zakres zastosowań poszczególnych metod.

EN

The porosity is an important determinant of the pressure die-castings quality. The study examined the usefulness of selected methods for testing the porosity in pressure castings of the AZ91 magnesium alloy. The following methods were tested: density measurements, computed tomography and acoustic microscopy. The recommended range of application of each method was given.

18

X-ray tomography investigation of Fe-rich intermetallics in AlSi alloys

Mikołajczak P., Ratke L.

Archives of Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 13, iss. 4

79--82

EN

Iron exists as a common impurity element in AlSi foundry alloys. The main consequence of the presence or adding of iron to AlSi alloys is the formation Fe-rich intermetallics with especially deleterious β-Al5FeSi. This work aims to identify the role of fluid flow on the microstructure and intermetallics in Al-9 wt.% Si-0.2/0.5/1.0 wt.% Fe alloys directionally solidified under defined thermal and fluid flow conditions and extensively uses 3D x-ray tomography to get a better insight into their morphology and formation. The results have revealed the growth of larger and more dense β-Al5FeSi intermetallics in the specimen centre as an effect of forced flow. The reconstructions confirmed that the course of number density at the specimen cross section increases from the specimen edge to its centre.

19

Design and technology of hybrid multilayer electronic circuits

Jurków D., Malecha K., Czok M., Roguszczak H., Babiarz M., Golonka L.

Zeszyty Naukowe. Telekomunikacja i Elektronika / Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy

|

2011

|

z. 14

5-12

EN

The design and technology of hybrid electronic ceramic circuits with flip-chip and SMD (Surface Mounting Device) components are presented in the paper. The flip-chip audio amplifier and RF (Radio Frequency) transmitting and receiving modules are fabricated using LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics). X-Ray inspection is performed to analyze the solder bonding quality. The application of special underfill has increased the reliability of interconnections between flip-chip, SMD components and the ceramic multilayer substrate. The final structure of the audio amplifier module is encapsulated with ceramic housing.

PL

W pracy zaprezentowano projekt oraz realizację dwóch przykładowych hybrydowych układów elektronicznych: wzmacniacza audio opartego na elemencie typu flip- -chip oraz nadajnika i odbiornika RF opartych na elementach do montażu powierzch-niowego (SMD). Przedstawione układy zostały wykonane przy wykorzystaniu techno-logii bazującej na niskotemperaturowej ceramice współwypalanej (LTCC). Niezawod-ność połączeń lutowanych pomiędzy elementem typu flip-chip a polami kontaktowymi umieszczonymi na podłożu LTCC zbadano za pomocą metody rentgenowskiej. Poprawę niezawodności w przypadku układu z elementem typu flip-chip uzyskano stosując wypełnienie organiczne pomiędzy chipem a podłożem. Gotowy układ wzmacniacza audio zamknięto w specjalnie przygotowanej obudowie ceramicznej.

20

Study of degradation processes in engineering materials using X-ray (micro)tomography and dedicated volumetric image processing and analysis

Babout L.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2011

|

Z. 403

3-123

EN

This dissertation presents new experimental and computing methodologies to study different degradation processes in engineering materials. This has been done thanks to the unique use of X-ray tomography and the development of new image processing and analysis strategies. The work consists of four chapters. The first one introduces some of the most frequent degradation processes encountered in engineering materials. It also presents how X-ray tomography has become a competitive and unique tool to study non destructively and in three dimensions these phenomena in the past 10 years. This fact is illustrated in more detail by one example corresponding to the quantification of damage initiation and propagation in a model composite material. This material has been especially fabricated to satisfy the main requirements from X-ray tomography. This example is also used to stress the fact that, despite the uniqueness of the 3D information that is obtained from X-ray tomography, a large proportion of studies remain qualitative because of complicated microstructures or low contrasted images to be studied. This introduces the main message of this manuscript: there is a need to develop image processing strategies so as to extract quantitative information from 3D images. In this context, the next three chapters are devoted to different challenging studies, both from the materials science and computer science points of view, in the order of presentation, they deal with thermal oxidation in graphite for nuclear applications, intergranular stress corrosion cracking in austenitic stainless steel and propagation of fatigue crack in (α+β) titanium alloys with lamellar microstructure. The author contributed to each of those research areas, both at the experimental and computing level, in each chapter, the results obtained from X-ray tomography are highlighted, with a particular focus on microstructural features that influence the degradation process. Then, the study is put into a computer science context and the novel image processing or image analysis algorithm that has been developed is presented. The last step concerns, when applicable, the study of the results from a materials science point of view, based on the quantitative data obtained thanks to image processing. This work is interdisciplinary, a great deal of effort has therefore been put in the writing of this manuscript to make it readily comprehensible for both materials and computer scientists who are willing to get more information about the other field of science.

PL

Niniejsza rozprawa habilitacyjna przedstawia nowe metody eksperymentalne i obliczeniowe stosowane do badania stopnia degradacji materiałów konstrukcyjnych. Zadania te zostały zrealizowane przez zastosowanie tomografii rentgenowskiej i nowych algorytmów analizy i przetwarzania obrazów. Praca składa się z czterech rozdziałów. W pierwszym zostały zaprezentowane najczęstsze procesy prowadzące do degradacji materiałów konstrukcyjnych. Przedstawiono w nim również jak w ciągu ostatnich dziesięciu lat tomografia rentgenowska stała się nieniszczącym narzędziem do trójwymiarowej wizualizacji tych procesów. Zjawisko to zostało szczegółowo przedstawione na przykładzie ilościowej analizy procesu rozprzestrzeniania się przełomu w materiałach kompozytowych. Materiał ten został specjalnie wyprodukowany w celu spełnienia wymagań tomografii rentgenowskiej. Na tym przykładzie wykazano wyraźnie, że poza unikatowością obrazu trójwymiarowego uzyskanego za pomocą tomografii rentgenowskiej zawiera on również wiele informacji o charakterze jakościowym wynikających z analizy skomplikowanej mikrostruktury lub niskiego kontrastu analizowanych obrazów. Pozwala to sformułować ważny wniosek wynikający z pracy: należy rozwijać badania w dziedzinie przetwarzania obrazów w celu pozyskiwania informacji ilościowych z obrazów 3D. Kolejne trzy rozdziały są poświęcone przedstawieniu wyników prac zarówno z punktu widzenia inżynierii materiałowej, jak i systemów komputerowych. Obejmują one zagadnienia procesu utleniania grafitu używanego w technice jądrowej, naprężeniowej korozji międzykrystalicznej w austenitycznych stalach nierdzewnych, jak również propagacji szczeliny zmęczeniowej w stopach (α+β) tytanu o strukturze płytkowej. Autor przedstawił swój nowatorski udział w poszczególnych badaniach, zarówno w części doświadczalnej, jak i obliczeniowej. W każdym z rozdziałów zostały podkreślone wyniki uzyskane z tomografii rentgenowskiej, ze szczególnym naciskiem położonym na elementy mikrostruktury, które mają wpływ na proces niszczenia materiału. Następnie przeprowadzone badania zostały rozpatrzone w kontekście systemów komputerowych i zostały zaprezentowane nowe strategie obliczeniowe w zakresie przetwarzania obrazów. W ostatniej części pracy zostały przedstawione wyniki badań z punktu widzenia inżynierii materiałowej, bazujące na danych ilościowych uzyskanych jako wynik przetwarzania obrazów. Praca ma charakter interdyscyplinarny. Duży nacisk został położony przez autora na całościowe przygotowanie pracy w formie zrozumiałej zarówno dla specjalistów z dziedziny inżynierii materiałowej, jak i systemów komputerowych, którzy chcieliby uzyskać więcej informacji dotyczących drugiej dziedziny wiedzy.