Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of Deep Cryogenic Treatment Time on Micromechanical and Tribological Properties of Magnesium Alloys WE43 and WE54

Barylski Adrian, Aniołek Krzysztof

Tribologia

|

2022

|

nr 4

7--16

EN

The paper presents the effect of deep cryogenic treatment time on micromechanical and tribological properties of magnesium alloys, WE43 and WE54. The alloys were subjected to deep cryogenic treatment at a liquid nitrogen temperature (-196°C) for 2 to 48h. Tribological tests were performed in a rotational and a reciprocating linear motion, and wear trace studies were performed by profilometric and microscopic measurements. The tests indicate that deep cryogenic treatment has a favourable effect on the micromechanical, mechanical and tribological parameters of the two investigated alloys. It has also been shown that sub-zero treatment time significantly impacts the cryogenic treatment result. Among other things, there was a nearly 10% increase in hardness, Young's modulus, and a 35% reduction in tribological volumetric wear resulting from the improvement in mechanical properties, as well as a 2-fold reduction in linear wear with an increase in sub-zero treatment time relative to the material in its as-delivered state. Deep cryogenic treatment with appropriately selected sub-zero treatment time allows for improving the service life of magnesium alloys with rare earth metals.

PL

W artykule przedstawiono wpływ czasu głębokiej obróbki kriogenicznej na właściwości mikromechaniczne oraz tribologiczne stopów magnezu WE43 i WE54. Stopy poddano głębokiej obróbce kriogenicznej w temperaturze ciekłego azotu (-196°C) w czasie od 2 do 48 h. Testy tribologiczne wykonano w ruchu obrotowym oraz w ruchu posuwisto-zwrotnym liniowym. Badania śladów zużycia wykonano za pomocą pomiarów profilografometrycznych oraz mikroskopowych. Przeprowadzone testy wskazują, że głęboka obróbka kriogeniczna wpływa korzystnie na parametry mikromechaniczne, mechaniczne i tribologiczne obu badanych stopów. Wykazano również, że istotne znaczenie na efekt obróbki kriogenicznej ma czas wymrażania. Stwierdzono między innymi blisko 10% wzrost twardości modułu Younga oraz wynikające z poprawy właściwości mechanicznych – 35% ograniczenie zużycia tribologicznego objętościowego i 2-krotne obniżenie zużycia liniowego wraz ze wzrostem czasu wymrażania w stosunku do materiału w stanie dostawy. Głęboka obróbka kriogeniczna o odpowiednio dobranym czasie wymrażania pozwala na poprawę trwałości eksploatacyjnej stopów magnezu z metalami ziem rzadkich.

2

Self-healing cement materials – microscopic techniques

Dudek Marta

Budownictwo i Architektura

|

2020

|

Vol. 19, no 2

33--40

EN

The article presents a general classification of intelligent materials with self-healing (self-repairing) properties, focusing on self-healing cementitious materials. The purpose of the paper is to describe the prospects of two of the most popular micro-observation techniques, i.e. with the use of an optical and scanning electron microscope. In addition, it describes the advantages of using a tensile stage mounted in the microscope chamber for testing self-healing materials. The advantages and disadvantages of these devices have been characterized, and the results of preliminary research have been provided. The tests include the optical microscopy and scanning electron microscopy observations of the microstructure of cracks before and after the process of healing. They were carried out using ZEISS Discovery V20 optical microscope and ZEISS EVO-MA 10 scanning electron microscope on mortar samples modified with macro capsules filled with polymer. In addition to observations, chemical analysis was performed with the use of an EDS detector. The microscopic observations and chemical analyses provide the basis for assessing the effectiveness of the self-healing process, showing that the crack has been healed. Moreover, the preliminary results of the tests of micro-mechanical properties, carried out with the use of a tensile stage, have been described. The problems of using this research technique are also listed. This study shows the usefulness of this kind of tests for microcapsules for self-healing materials.

PL

Artykuł przedstawia ogólną klasyfikację materiałów inteligentnych o właściwościach samoleczących (samonaprawiających), ze szczególnym uwzględnieniem samoleczących tworzyw cementowych. Celem niniejszej publikacji jest przedstawienie dwóch najpopularniejszych technik mikroobserwacji, tj. mikroskopii optycznej i skaningowej. Ponadto opisano, jakie możliwości w badaniach samoleczących materiałów daje stolik naprężeniowy, zamontowany w komorze mikroskopu. Scharakteryzowano zalety i wady tych urządzeń oraz przedstawiono wyniki wstępnych badań. Badania obejmują obserwacje mikrostruktury pęknięć przed i po procesie gojenia, zarówno w mikroskopie optycznym jak i skaningowym. Przeprowadzono je przy użyciu mikroskopu optycznego ZEISS Discovery V20 i skaningowego mikroskopu elektronowego ZEISS EVO-MA 10, na próbkach zaprawy modyfikowanej makrokapsułkami wypełnionymi polimerem. Oprócz obserwacji wykonano analizę chemiczną z wykorzystaniem detektora EDS. Obserwacje mikroskopowe i analiza chemiczna dają podstawę do oceny skuteczności procesu samoleczenia, wykazując, że pęknięcie zostało zagojone. Opisano również wstępne wyniki badań właściwości mikromechanicznych, przeprowadzonych z wykorzystaniem stolika naprężeniowego. Wymieniono także trudności związane z wykorzystaniem tej techniki badawczej. Artykuł przedstawia przydatność tego rodzaju testów dla mikrokapsułek używanych do modyfikacji materiałów samoleczących.

3

Interfaces in fibre reinforced composites: micromechanical properties and their effect on the composite behaviour

Janczak-Rush J.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

z. 20

3-95

EN

The main focus of the work is the characterisation and description of the properties of the fibre-matrix interface in continuous fibre reinforced composite materials. A unique in-situ Scanning Electron Microscope (SEM) Push-out technique for the measurement of micromechanical properties of the fibre-matrix interface was developed. It combines the materials analysis capabilities of SEM with a high resolution loading and measurement capability and presents the advantage of the possibility of observing the mechanisms of interfacial failure behaviour. The proposed method uses thin sections of real composites and allows the study of the effect of composite processing and of the service conditions on the micromechanical properties of the fibre-matrix interface and therefore on the overall composite behaviour. Temperature dependent interfacial properties (debonding and frictional sliding characteristics) of nearly all kind of long fibre composite materiais can be measured in a reliable way. Additionally, a special test configuration was evaluated to observe the crack propagation during the push-out process. As experimentally proved in this work, it allows in particular to differentiate between the top-to-bottom debonding (assumed in most analytical models) and the bottom-to-top debonding also taking place in some composite materials. An energy based model valid for both debonding model (top-to-bottom and bottom-to-top) was presented. With this model, the intrinsic interfacial properties (interfacial fracture energy, fibre-matrix sliding stress, friction coefficient and residual stresses) can be determined from the load-displacement characteristics measured in the push-out test. The successful use of the SEM Push-out method for the characterisation and optimisation of the fibre-matrix interfaces in various composites encompassing metal-, ceramic- and polymer-matrix composites, is demonstrated on different case studies. In particular the author estimated temperature dependent mechanical characteristics of interfaces in the following composites: SiC(Nicalon@NL207)/AI, Alz03(Saphikon)/AI, SiC(SCS-6 or DRA Sigma1240)/Ti6AI4V, SiC(Nicalon@)/borosilicate glass, SiC(Nicalon@)/CAS, GF/PET, which are mostly lacking in The main focus of the work is the characterisation and description of the properties of the fibre-matrix interface in continous fibre reinforced composite materials literature but are urgently needed by composite engineers materials. The interrelationship between the micromechanical interfacial properties and the macroscopic composite properties was studied for the investigated composites. Different issues in composite design and optimisation as for example the selection of main composite components (fibre, matrix), the use of interlayers, are described in the light of the interfacial properties. The work underlines the need to consider the fibre-matrix interface as a third (besides fibre and matrix) composite component.

PL

W pracy podjęto zagadnienie pomiaru i opisu własności mikromechanicznych warstwy granicznej włókno-osnowa w kompozytach wzmocnionych włóknami ciągłymi. W tym celu została opracowana inowacyjna metoda badania przyczepności włókien do osnowy polegająca na wypychaniu (push-out) włókien elementarnych z osnowy przy wykorzystaniu mikroskopu skaningowego (SEM). Dzięki zastosowaniu mikroskopu skaningowego metodą tą mogą być badane również kompozyty z włóknami o małej średnicy ( 5 11m). Metoda pozwala na obserwacje zjawisk towarzyszących procesowi dekohezji włókna niezbędną dla poprawnej analizy wyników pomiarowych i zrozumienia korelacji między własnościami warstwy granicznej a zachowaniem się kompozytu. W odróżnieniu od innych metod pomiarowych (np. test "pull-out"), metoda ta pracuje przy wykorzystaniu kompozytów rzeczywistych o dowolnej osnowie i uwzględnia szeroki zakres temperatury pomiaru (23-1200°C). W uzupełnieniu do standardowej wersji testu, została opracowana specjalna technika pozwalająca na obserwacje kierunku rozprzestrzeniania się pęknięcia podczas procesu dekohezji na granicy rozdziału włókno-osnowa. Pozwala ona rozróżnić między dekohezją zachodzącą od górnej, obciążonej strony próbki ("top-to-bottom debonding"), leżącej u podstaw większość modeli analitycznych, od dekohezji przebiegającej w przeciwnym kierunku ("bottom-to-top debonding"). Bazując na poczynionych obserwacjach, przedstawiony został model energetyczny pozwalający na wyznaczenie własności mikromechanicznych warstwy granicznej włókno-osnowa, wsółczynnika tarcia, naprężenia resztkowego, niezależnie od kierunku rozęcia dekahezyjnego. Podano przykłady skutecznegoozastasawania metady SEM push-out dla warstwy granicznej włókno-osnowa w kompozytach o różnej osnowie (metapolimerowa). Autorka, w szczególności skupiła się na określeniu charakterystyk mechanicznych warstwy granicznej w kompozytach takich, jak: AIP3w! (Saphikan)/AI, SiCw! (SCS-6 i DRA Sigma1240)fTi6AI4V, barokrzemianowe, SiCw!(Nicalan@)/CAS, GFwIIPET, które do tej pory ;kramnym wymiarze. Na wybranych przykładach został opisany wpływ wyników eksploatacji kompozytu na tego typu charakterystyki. Poruszone ia projektowania i optymalizacji kompozytów jak na przykład dobór wych (włókna-osnowa), czy zastasowanie warstw pośrednich. Praca V granicznej jaka trzeciego - obok osnowy i włókna - kampanentu go', którego własności muszą być uwzględniane przy projektowaniu wa (energia pękania, współczynnik tarcia, naprężenia resztkowe) niezależnie od kierunku rozprzestrzeniania się pęknięcia dekahezyjnego. W pracy zaprezentawano przykłady skutecznego zastasowania metody SEM push-aut dla opisu zachowania warstwy granicznej włókna-osnowa w kampozytach o różnej osnowie (metalowa, ceramiczna oraz polimerowa). Autorka, w szczególności skupiła się na określeniu temperaturowych zależności charakterystyk mechanicznych warstwy granicznej w kampazytach takich jak: SiCw!(Nicalan@)/AI, AIP3w! (Saphikan)/Al, SiCw! (SCS-6 i DRA Sigma1240)ffi6AI4V, SiCw! (Nicalan@)/szkła barokrzemianawe, SiCw!(Nicalan@)/CAS, GFwl/PET, które da tej pory w literaturze istniały w skromnym wymiarze. Na wybranych przykładach został opisany wpływ procesu produkcji i warunków eksploatacji kompozytu na tego typu charakterystyki. Poruszone zostały różne zagadnienia projektowania i aptymalizacji kompozytów jak na przykład dobór komponentów podstawowych (włókna, osnowa), czy zastosowanie warstw pośrednich. Praca uwidacznia rolę warstwy granicznej jako trzeciego - obok osnowy i włókna - komponentu materiału kompozytowego, którego własności muszą być uwzględnione przy projektowaniu kompozytu.

4

Wpływ bombardowania jonowego na mikrostrukturę i właściwości mikromechaniczne metalicznych nanowarstw na podłożu HDPE

Piątkowska A., Jagielski A., Lipiński P., Ratajczak R.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 5

867-871

PL

Celem badań było określenie właściwości mikrostrukturalnych, mikromechanicznych i tribologicznych polietylenu HDPE z cienką warstwą metalu: Ag, Au, Cu, Cr lub Fe poddanych bombardowaniu wiązką jonów argonu o energii 320 keV do dawek: 1014jonów/cm2, 1015jonów/ cm2, 2xl016jonów/cm2. W pracy przedstawiony został wpływ rodzaju warstwy oraz dawki jonów argonu na zmiany morfologii powierzchni, mikrostrukturę warstwy wierzchniej oraz twardość i właściwości tribologiczne. W efekcie bombardowania jonami argonu uzyskano zmianę struktury polimeru HDPE pod warstwą metalu do głębokości ok. 450 nm, otrzymując warstwę zubożoną w wodór o stosunku liczby atomów wodoru do liczby atomów węgla 1:1. W następstwie bombardowania wiązką jonów argonu do największej dawki, powierzchnia warstwy uległa wygładzeniu, wzrosła mikro-i nanotwardość warstwy wierzchniej. Modyfikacja jonowa polepszyła właściwości tribologiczne: zwiększyła odporność na zużycie i zarysowanie oraz, w zależności od dawki, wpływała na zmianę współczynnika tarcia. Przyczyną poprawy odporności na uszkodzenia jest polepszenie adhezji warstwy do podłoża HDPE w następstwie bombardowania jonowego.

EN

The main aim of the study was to determine microstructural and micro-mechanical properties of metal-on-polymer layers irradiated with 320 keV Ar2+. The metal layers used were composed of one of the elements like: Ag, Au, Cu, Cr and Fe. The faiences of irradiations were equal to: 1014 cm2, 1015 cm2 and 2><1016 cm2. The influences of kind of deposited layer and of ion fluence on surface morphology, structural properties and hardness or tribological properties were studied. The irradiation process leads to formation of hydrogen-depleted layer extending from the metal/polymer interface down to about 450 nm. The composition of this layer is close to C:H ratio of 1:1. The irradiation process leads to smoothening of the surface and to the increase of hardness, wear and scratch resistance. In general the friction coefficient increases after irradiation with low- and decreases after irradiation with the highest fluencies. The effects observed point to improvement of adhesion between metal layer and polymer substrate.

5

Identyfikacja stopnia uszkodzeń warstwy wierzchniej przez badania jej właściwośći mikromechanicznych

Nikitin J. A., Zaporożec W., Zakijew I. M., Łukasik K.

Przegląd Mechaniczny

|

2003

|

nr 6

20-24

6

The contact problem on a metal indenter penetration into a strongly rough polymer surface

Ihnatouski M. I., Sviridenok A. I.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2003

|

Vol. 8, no spec.

43-48

EN

The investigations of the micromechanical properties modification of the polymeric surfaces eroded by the Water-drop Jet had been carried out. The contact area problems on indentation of the metallic rod into the rough surface have been solved. The satisfactory coincidence of a design and an experimental data had been attain.

7

Wielowarstwowe biomateriały tytanowe: mikrostruktura i właściwości mikro-mechaniczne

Moskalewicz T., Kot M., Zimowski S., Rakowski W., Czyrska-Filemonowicz A.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

2003

|

T. 24, nr 3

185-200

PL

W pracy przeprowadzono szczegółową charakterystykę mikrostruktury dwufazowych (alfa+beta) stopów tytanu (Ti-6Al-4V i Ti-6Al-7Nb) w stanie dostawy oraz po azotowaniu w warunkach wyładowania jarzeniowego. Posługując się metodami transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) określono skład chemiczny faz alfa i beta w stanie dostawy i po azotowaniu. Badania cienkich folii wykonanych z przekrojów poprzecznych próbek pozwoliły na precyzyjną charakterystykę mikrostruktury warstw azotowanych. Wykorzystując metodę dyfrakcji elektronów wykonano analizę faz występujących w warstwach azotowanych. Stwierdzono, że warstwy azotowane mają budowę wielowarstwową i składają się z kilku morfologicznie różnych "podwarstw", a zewnętrzna podwarstwa delta-TiN na obu badanych stopach ma nanokrystaliczną strukturę. Pomiary właściwości mikro-mechanicznych (mikrotwardość, moduł Younga) warstw azotowanych wykazały występowanie wyraźnej korelacji pomiędzy mikrostrukturą warstw, a ich właściwościami mikro-mechanicznymi. Próby scratch-test" wykazały, że warstwy azotowane mają dobrą przyczepność do badanych stopów tytanu.

EN

In the present study, the microstructure of the two phase (alpha+beta) titanium alloys (Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb) as received materials as well as after nitriding process in glow discharge conditions, has been examined. Using transmission electron microscopy (TEM) methods, the chemical composition of alpha and beta phases in the as received materials and in materials after nitriding process were estimated. The investigation of cross-sectional thin foils allows for precise microstructure characterisation of the nitrided layers. Phase identification within the layers was carried out by electron diffraction. TEM investigations revealed a very complex multilayered microstructure of the nitrided layers. The delta-TiN outer nitride sublayer formed on two investigated alloys was consisted of nanocrystallites. The measurements of micro-mechanical properties (microhardness, Young modulus) of nitrided layers showed the distinct correlation between the microstructure of surface layers and their micromechanical properties. The results of "scratch-test" experiment showed that the nitrided layers exhibit a good adhesion to the surface of titanium alloys investigated.