Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the thermal expansion coefficient of glass- and carbon-fibre-reinforced composites

Fejkiel Romuald, Skwara Krystian

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2024

|

Vol. 41, nr 1

17-26

EN

With the development of manufacturing processes, an increase in the importance of metal-fibre composites in materials engineering is observed. These are materials consisting of appropriately arranged layers of metal and various types of fibres. The very wide use of composite materials in the construction of machine and equipment components means they are often exposed to work in variable temperature conditions. The aim of this article was analysis of the thermal expansion of typical composites: carbon fibre-reinforced polymer, glass fibre-reinforced polymer, glass-reinforced aluminium laminate and carbon-fibre reinforced aluminium laminate. EN AW-6060 aluminium alloy was used as the reference material. The aim of the dilatometric tests was to determine the coefficient of thermal expansion and the dimensional stability of composite materials at elevated temperatures up to 100 °C. The EN AW-6060 aluminium alloy was characterized by the highest linear expansion coefficient (20.27×10−6 1/K). Composites containing glass fibres were characterized by the lowest positive linear thermal expansion coefficient. Among the composite materials tested, CARALLs exhibit the lowest thermal expansion coefficient.

PL

Wraz z rozwojem techniki, możemy zaobserwować wzrost znaczenia kompozytów metalowo-włóknistych w inżynierii mechanicznej. Są to materiały składające się z odpowiednio ułożonych warstw metalu oraz różnego rodzaju włókien. Bardzo szerokie zastosowanie materiałów kompozytowych w budowie elementów maszyn i urządzeń powoduje, że niejednokrotnie są one narażone na pracę w warunkach zmiennych temperatur. Celem tego artykułu była analiza rozszerzalności cieplnej typowych materiałów kompozytowych wzmocnionych włóknami węglowymi i szklanymi oraz laminatów typu GLARE i CARALL. Jako materiał referencyjny wykorzystano stop aluminium EN AW-6060. Celem badań dylatometrycznych było określenie rozszerzalności cieplnej i stabilności wymiarowej materiałów kompozytowych w podwyższonych temperaturach do 100°C z szybkością nagrzewania 5°C/min. Największym współczynnikiem rozszerzalności liniowej (20,27×10−61/K) charakteryzował się stop aluminium EN AW-6060. Najmniejszym dodatnim liniowym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej charakteryzowały się kompozyty zawierające włókna szklane. Spośród materiałów kompozytowych, najmniejszym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej charakteryzował się kompozyt typu CARALL.

2

Finite element analysis of thermal stress in Cu2O coating synthesized on Cu substrate

Shorinov O.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2022

|

Vol. 115, nr 2

58--65

EN

Purpose: The paper aims to find the magnitude and nature of thermal residual stresses that occur during cooling of a copper sample with a thermally synthesized oxide layer of Cu2O. Design/methodology/approach: Thermo-mechanical analysis was performed by the finite element method using Ansys Software. The results of thermal analysis were used to study the resulting stress-strain state of the thin film/coating system after cooling. Findings: Based on the modeling results, the paper determined the most stress-strain areas of the sample with a coating, which are the free edges of the interfaces between the copper substrate and the Cu2O oxide layer. Research limitations/implications: The main limitations of the study are the use of certain simplifications in the condition setup, for instance, uniform cooling of the thin film/coating system, homogeneity and isotropy of substrate and thin film materials, invariance of their properties with temperature changes, etc. Practical implications: The results obtained can be used to control the stress-strain state of the thin film/coating system and prevent deformations and destruction of thin-film structures during their production and operation of products with them. Originality/value: The study of new promising methods for the formation of oxide nanostructures, for instance in a plasma environment, requires a sufficient theoretical basis in addressing the origin and development of stresses.

3

Mechanical strength indicators of polyurethane adhesive in lightweight floor systems

Karpiesiuk Jacek

Technical Transactions

|

2020

|

Vol. 117, iss. 1

art. no. e2020024

EN

The article describes the basic features of the lightweight floor system with heat-dissipating lamellas (LFS-L) that do not require screeds and are used in the design of radiant heating. It was assumed that reactive polyurethane adhesive constitute the connection layer between the ceramic tile floor and the thermal insulation substrate, which is covered with aluminium foil. This type of construction has not been fully tested for mechanical strength. To define it, for example, using the finite element method, strength indicators of the tested adhesives which were not used in any of the previous studies discussed in this paper should be determined, such as Young's modulus E, Poisson's ratio ν and linear thermal expansion coefficient α. This article presents research methods by which these data were determined. Module E and the ν ratio were determined in the compression strength test of cylindrical samples of polyurethane adhesive. Coefficient α was determined by using digital image correlation in the Aramis system, placing the prepared adhesive samples in a thermal chamber.

4

Pomiar rozszerzalności materiałów o niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej metodą analizy termomechanicznej (TMA)

Fedelich Nicolas

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2020

|

R. 25, nr 1

20--25

PL

Uważa się, że oznaczanie współczynnika rozszerzalności cieplnej (CTE) materiałów o niskim CTE metodą analizy termomechanicznej (TMA) jest trudne i daje niedokładne wyniki. W niniejszym artykule na przykładzie inwaru opisano, w jaki sposób można wykonać ten pomiar, i wskazano spodziewane niepewności.

5

Właściwości termofizyczne staliwa 30MCDB64-M oraz 30NSCDV86-M w stanie odlewanym

Homa Marta, Pirowski Zenon, Turalska Patrycja, Bitka Adam, Jaśkowiec Krzysztof

Journal of Applied Materials Engineering

|

2019

|

Vol. 59, no. 2

71--79

PL

W pracy przedstawiono wyniki kompleksowych badań właściwości termofizycznych staliwa 30MCDB64-M oraz 30NSCDV86-M w stanie odlewanym, w tym przewodnictwo temperaturowe, przewodność cieplną, ciepło właściwe, rozszerzalność cieplną oraz zmianę gęstości w funkcji temperatury. Pomiary przewodnictwa temperaturowego wykonano za pomocą Laserowej Analizy Impulsowej (LFA) w zakresie temperatury 25−1000°C. Badania kalorymetryczne w temperaturze od 25°C do 1300°C przeprowadzono metodą skaningowej kalorymetrii różnicowej (DSC), podczas gdy zmiany rozszerzalności cieplnej, współczynnika rozszerzalności cieplnej oraz pomiar zmiany gęstości w funkcji temperatury wyznaczono metodą dylatometryczną (DIL) w zakresie temperatury od 25°C do 900°C. Zmianę przewodności cieplnej w funkcji temperatury wyznaczono za pomocą algorytmów matematycznych oprogramowania Netzsch LFA Analysis 4.8.5.

EN

This paper presents the results of complex investigations into the thermophysical properties of 30MCDB64-M and 30NSCDV86-M cast steel, including temperature conductivity, thermal conductivity, specific heat, thermal expansion and the change of density in the function of temperature. Measurements of temperature conductivity were performed using Laser Flash Analysis (LFA) in the temperature range 25−1000°C. Calorimetric investigations at temperatures from 25°C to 1300°C were performed by Differential Scanning Calorimetry (DSC), while changes in thermal expansion, thermal expansion coefficient and the measurement of density change in the temperature function were determined by the dilatometric method (DIL) in the temperature range from 25°C to 900°C. Changes in thermal conductivity in the temperature function were determined using mathematical algorithms of the Netzsch LFA Analysis 4.8.5 software.

6

Wpływ zmiany temperatury na rozkład naprężeń w powłoce naprawianej i w cienkiej warstwie naprawczej

Marcinowski J.

Przegląd Budowlany

|

2018

|

R. 89, nr 3

29--31

PL

Często stosowaną techniką naprawy zdegradowanej powierzchni zbiornika, komina, chłodni czy silosu jest pokrycie tej powierzchni materiałem naprawczym. Jest to zazwyczaj włóknokompozyt na bazie włókien szklanych, bazaltowych lub węglowych o istotnie różnych parametrach rozszerzalności termicznej od materiału powierzchni naprawianej. Przedmiotem rozważań jest określenie rozkładu naprężeń w warstwie naprawianej oraz w powłoce naprawczej w warunkach zmiany temperatury w stosunku do temperatury, w której doszło do połączenia obu warstw. W pracy zaprezentowano wzory na naprężenia wyprowadzone na podstawie ogólnych zasad teorii sprężystości oraz mechaniki naczyń cienkościennych. Przedstawiono przykład numeryczny potwierdzający trafność oszacowania naprężeń za pomocą wyprowadzonych wzorów. W pracy zamieszczono także rozwiązanie numeryczne pewnego realnego problemu inżynierskiego.

EN

A frequently used technique of repairing a degraded area of a tank, chimney, cold store or silo is to cover this surface with repair material. It is usually a fiber composite based on glass, basalt or carbon fibers with thermal expansion parameters which differ significantly from those of the material of the repaired surface. The article discusses the issue of determining the distribution of stresses in the repaired layer and in the repair coat in the conditions of temperature change in relation to the temperature at which the two layers were joined. The paper presents stress formulas derived from the general principles of the theory of elasticity and the mechanics of thin-walled vessels. A numerical example confirming the accuracy of stress estimation using derived formulas is presented. The work also includes a numerical solution to a certain real engineering problem.

7

Pomijana rozszerzalność cieplna

Patoka K.

Materiały Budowlane

|

2018

|

nr 1

78--79

8

Naprężenia w warstwowej konstrukcji zespolonej z materiałów o różnej rozszerzalności termicznej

Marcinkowski J.

Materiały Budowlane

|

2018

|

nr 4

107--109

PL

W warstwowych konstrukcjach zespolonych mogą pojawić się duże naprężenia wywołane zmianą temperatury nie tylko wtedy, gdy konstruktorzy nie zadbali o swobodę deformacji całej konstrukcji czy jej fragmentu. Bardzo duże naprężenia mogą wystąpić także wtedy, gdy poszczególne elementy konstrukcji lub ich części zostały wykonane z materiałów o różnym współczynniku liniowej rozszerzalności termicznej. Taki przypadek został zaprezentowany w artykule. Wyprowadzono wzory analityczne na naprężenia i przemieszczenia wywołane zmianą temperatury w dwuwarstwowym pręcie zespolonym wykonanym z materiałów o różnym współczynniku liniowej rozszerzalności termicznej. Poprawność wyprowadzonych wzorów analitycznych zweryfikowano na wybranych przykładach za pomocą symulacji numerycznych. Wykazano, że zmiana temperatury może doprowadzić do znacznego zwiększenia naprężeń w obu warstwach elementu zespolonego.

EN

Significant stresses evoked by the temperature change can appear in layered, composite constructional members not only in cases when the designers have forgotten to ensure the freedom of deformations of the whole structure or its segment. Comparatively large stresses can appear also when particular structural members or their parts were fabricated from materials of different coefficients of thermal expansion. Such a case is presented in this paper. Analytical formulae on stresses and displacements evoked by the temperature change in two layered, composite rod fabricated from materials of different coefficients of thermal expansion is presented. Correctness of the derived formulae has been verified on the chosen examples by means of numerical simulations. It has been revealed that in some circumstances a temperature change can lead to the significant increase of stresses in both layers of the composite, structural member.

9

Influence of carbon and oxygen on properties of Cu-C-O composites

Strąk C., Olesińska W., Siedlec R.

Materiały Elektroniczne

|

2016

|

T. 44, nr 1

7--19

EN

The basis od this project was to produce volumetric composites using copper, copper oxide as well as commercial graphene powders and thermally reduced graphene oxide, on which copper oxide (CuO) was deposited by electrochemical bath. The graphene powders were annealed in an oxygen-free atmosphere and underwent Spark Plasma Sintering. The outcome composites were first copper-plated and then using silver solders (AG-Sn) welded to corundum ceramics. We examined the microstructure, physical and thermal properties of the composite itself and also the microstructure and flexural strength of the obtained joints. These studies helped us indicate the effect of carbon and oxygen on the changes of the thermal expansion coefficient in Cu-C-O composites.

PL

Kompozyty objętościowe wykonano stosując proszki miedzi, tlenku miedzi oraz handlowego grafenu i zredukowanego termicznie tlenku grafenu, na których osadzano tlenek miedzi metodą strącania z kąpieli elektrochemicznej. Proszki grafenu poddano obróbce termicznej w atmosferze beztlenowej, a następnie spieczono z nich kształtki stosując technikę SPS (Spark Plasma Sintering). Uzyskane kompozyty spajano z ceramiką korundową za pomocą lutów srebrowych (Ag-Sn). Przed procesem spajania kompozyty poddano procesowi galwanizacji miedzią. Zbadano mikrostrukturę, właściwości fizyczne i cieplne samego kompozytu oraz mikrostrukturę i wytrzymałość uzyskanych złączy. Na podstawie przeprowadzonych badań określono wpływ węgla i tlenu na zmiany współczynnika rozszerzalności cieplnej kompozytów Cu-C-O.

10

Piece kaflowe. Cz. 2. Wpływ WRC na trwałość pieców kaflowych

Pieczarowski H.

Szkło i Ceramika

|

2014

|

R. 65, nr 6

26--27

11

Influence of mixture composition on thermal properties of concrete and the performance of rigid pavements

Panchmatia P., Glinicki M., Olek J.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2014

|

Vol. 13, no. 3

235--260

PL

W najnowszym podręczniku mechanistyczno-empirycznego projektowania nawierzchni drogowych (MEPDG) przy analizie i projektowaniu nawierzchni sztywnych większy nacisk położono na uwzględnienie naprężeń wywołanych termicznym paczeniem się płyt betonowych. Skład mieszanki betonowej ma duży wpływ na parametry termiczne betonu, takie jak współczynnik przewodzenia ciepła, współczynnik rozszerzalności cieplnej oraz ciepło właściwe. W dużym stopniu zależą one od rodzaju i zawartości kruszywa. W stanie wilgotnym beton charakteryzuje się wyższym ciepłem właściwym oraz współczynnikiem przewodzenia ciepła. W artykule omówiono wpływ składu mieszanki na właściwości termiczne betonu stwardniałego, a także na właściwości w początkowym okresie twardnienia. Omówiono również wpływ, jaki na funkcjonalność nawierzchni sztywnych mają sezonowe i dobowe zmiany temperatury. W przypadku nawierzchni lotniskowych cykliczne oddziaływanie gorących spalin wyrzucanych przez silniki odrzutowe powoduje powstawanie mikrospękań, zwiększenie wielkości porów oraz pogorszenie wytrzymałości na ściskanie i na rozciąganie przy zginaniu. Beton poddawany cyklicznemu oddziaływaniu podwyższonej temperatury podlega niszczeniu, którego widoczne skutki przypominają skutki naprzemiennego zamrażania i rozmrażania.

EN

Th e recent mechanistic-empirical pavement design guide (MEPDG) put more emphasis on the effects of thermal curling stresses on rigid pavement analysis and design. Mix design of concrete has significant influence on its thermal properties such as thermal conductivity, coefficient of thermal expansion, and specific heat. Aggregate type and content significantly alter the thermal properties of concrete incorporating them. The moisture state of the concrete increases its specific heat and thermal conductivity. A review of the effect of temperature of fresh concrete on early age properties is also presented. The performance of rigid pavements exposed to seasonal and daily fluctuations in temperature is discussed. Airfield concrete pavements which are subjected to jet engine exhausts experience heat cycles micro-cracking, coarsening of microstructure and loss of compressive and flexural strength. These effects are mostly the result of the dehydration and decomposition of paste matrix in concrete. Heat cycles result in concrete deterioration similar in appearance to freezing and thawing deterioration.

12

Wpływ stosunku molowego Na2O do K2O na podstawowe właściwości szkliw porcelanowych

Gasek K., Partyka J., Gajek M.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 2

146--150

PL

Szkliwa ceramiczne stosowane w przemyśle wyrobów sanitarnych muszą gwarantować nie tylko wystarczająco wysoką jakość otrzymywanych powierzchni szkliwionych, ale również wyróżniać się odpowiednimi parametrami technologicznymi. Jednym z ważniejszych czynników determinujących właściwości szkliw jest odpowiednio dobrany skład chemiczny. Dokładne określenie roli poszczególnych składników szkliwa jest konieczne, by osiągnąć lepszą funkcjonalność szkliwionych wyrobów, a także aby móc modyfikować wybrane właściwości powierzchni szkliwionych wyrobów, wpływając dodatnio na ich jakość. W niniejszej pracy badano wpływ zmiennej zawartości tlenku sodu i potasu na właściwości technologiczne szkliw. Przygotowano pięć szkliw, których składy różniły się jedynie stosunkiem molowym Na2O do K2O. Zbadano podstawowe właściwości technologiczne szkliw: lepkość metodą spływu, temperatury charakterystyczne oraz współczynnik rozszerzalności cieplnej szkliw metodą dylatometryczną.

EN

Industrial applications of sanitary glazes require not only sufficiently high surface properties of glazed products, but also technological parameters allowing the reduction of production costs. Chemical composition belongs to the most important factors determining properties of glazes. Determination of the exact role of individual components of a glaze is essential to achieve better functionality of products, and to modify selected surface properties of the glazed products, positively affecting their quality. This applies also to understanding practical behaviour of glazes during real industrial firing cycles. In this work, the influence of variable amounts of Na2O and K2O on technological properties of glazes was investigated. Five experimental glazes that differed in a mole ratio of sodium and potassium oxides in the glaze composition were prepared. Viscosity, characteristic temperatures and thermal expansion coefficients were determined by means hot stage microscopy and dilatometry. The obtained results permitted to assign the transformation temperature for each glaze.

13

Thermal Properties of Various Ti-Al-C Composites Prepared by Hot Shock Compaction Utilizing Combustion Synthesis

Tomoshige R., Tanaka H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1575--1578

EN

Hot shock compaction method was utilized for the consolidation of MAX phase composites consisting of Ti, Al and C. This paper presents the production of dense, crack-free composites by combining the combustion synthesis with explosive detonation. Another objective is to investigate various properties of the obtained shock-compacts. The shock compacted materials were post-annealed at 1173 K for releasing the shock-induced strain. As a result, these compacts had strong interparticle bonding strength and few macro cracks. Intermetallic compounds (TiAl, Ti2Al and Ti3Al) and non-oxide ceramics (TiC and Ti4Al2C2) were detected in as-synthesized and annealed materials by X-ray diffraction experiments. Also, lamella structures of Ti4Al2C2 phase were observed by SEM. It was known that the coefficient of thermal expansion increased with increasing temperature, and decreased with increasing TiC content.

PL

Metodę udarowego zagęszczania na gorąco wykorzystano do konsolidacji fazy MAX kompozytów na bazie Ti, Al oraz C. Celem przeprowadzonych badań było wytworzenie zagęszczonych, wolnych od pęknięć kompozytów oraz analiza ich właściwości. Zagęszczone z wykorzystaniem technik udarowych materiały wstępnie wyżarzono w 1173 K w celu usunięcia skutków odkształcenia udarowego. Uzyskany materiał charakteryzował się silnym wiązaniem międzycząsteczkowym, ale zaobserwowano równie występowanie mikropęknięć. W syntezowanych i wyżarzonych materiałach, wykorzystaniem techniki dyfrakcji promieni rentgenowskich stwierdzono obecność związków międzymetalicznych typu TiAl, Ti2Al oraz Ti3Al, a także ceramik wolnych od tlenków typu TiC oraz Ti4Al2C2. Przy pomocy SEM analizowanor ównież warstwową strukturę fazy Ti4Al2C2. Zaobserwowano również, iż współczynnik wydłużenia cieplnego wzrastał wraz ze wzrostem temperatury i obniżał się wraz ze zmniejszaniem się koncentracji TiC.

14

Deformacje wyrobów z preimpregnatu węglowo-epoksydowego spowodowane procesem wytwarzania

Osmęda A., Lorenc Z.

Mechanik

|

2013

|

R. 86, nr 8-9

746, 748, 750--752

PL

Przedstawiono model numeryczny pozwalający na przewidywanie deformacji powstających w procesie wytwarzania elementów z preimpregnatu węglowo-epoksydowego utwardzanego poza autoklawem. Za jedyną przyczynę powstawania deformacji przyjęto rozszerzalność cieplną wyrobu. Wyniki obliczeń zweryfikowano eksperymentalnie. Następnie przeanalizowano czynniki powodujące powstanie rozbieżności między wynikami numerycznymi a eksperymentalnymi.

EN

In present work a numerical model that enables prediction of process-induced deformations of Out-of-Autoclave carbon--epoxy prepreg elements was developed. The only reason of process-induced deformations taken into account was thermal expansion of the prepreg. The numerical results were verified experimentally. Factors influencing discrepancies between the numerical and experimental results were investigated afterwards.

15

Nowe materiały ogniotrwałe o minimalnej rozszerzalności cieplnej

Pięta A., Jonas S., Drygalska E., Lis J., Czyżewska A., Krupa G., Skalska M.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 3

317--322

PL

Skład fazowy badanych materiałów ogniotrwałych oparty jest na dwuglinianie wapnia CaAl4O7, którego temperatura topnienia wynosi ok. 1760 °C. Materiały te charakteryzują się wyjątkowo niską rozszerzalnością cieplną, a w związku z tym wysoką odpornością na wstrząsy cieplne. Z chemicznego punktu widzenia ich bezkrzemianowy skład zapewnia zwiększoną odporność obmurza ogniotrwałego na atak ciekłych żużli i agresywnych stopów. W pracy zamieszczono wyniki badań mikrostruktury i właściwości cieplnych kompozytów ogniotrwałych otrzymywanych na bazie dwuglinianu Ca, zawierających ziarnisty dodatek wysokoogniotrwałego związku w postaci spinelu glinowo-magnezjowego MgAl2O4 (MA). Dodatkowo sprawdzono wpływ dodatku metalicznego Al na skurczliwość wypalania. Przeprowadzono identyfikację faz pojawiających się w tych układach metodą XRD, oznaczono porowatość oraz współczynniki rozszerzalności cieplnej w funkcji temperatury. Porównano ich rozszerzalność cieplną z powszechnie stosowanymi w przemyśle materiałami ogniotrwałymi.

EN

Phase composition of refractory materials under consideration is based on calcium dialuminate CaAl4O7 of a melting point of about 1760 °C. The materials show deeply depressed reversible thermal expansion. The low thermal expansion of the refractories is a precondition for securing a good thermal shock resistance of any lining. From the chemical point of view, the common merit of the studied refractories is their non-silicate chemical composition, very important if the molten slag or flux attack is taken into account. Some microstructural and thermal features of refractory composites based on calcium dialuminate and contained granular fractions of high refractory MgAl2O4 (MA) were studied. The effect of addition of metallic Al on the after-contraction was verified additionally. Identification of phases appearing in these systems was performed by XRD. Porosity and thermal expansion coefficients as a function of temperature were determined. The relations between the microstructure of the materials received and their thermal expansion were analyzed.

16

Dylatometryczna metoda detekcji efektów termomechanicznych w powłokach gradientowych CrCN/CrN

Myśliński P., Szparaga Ł., Gilewicz A., Olik R., Ratajski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

773--776

PL

W pracy rozwinięte zostały zagadnienia dotyczące wykorzystania metod termodylatometrycznych do celów projektowania i diagnostyki wielowarstwowych gradientowych powłok przeciwzużyciowych. Obiektem prowadzonych badań były powłoki gradientowe CrCN/CrN osadzone na podłożu ze stali szybkotnącej SW7M techniką PVD – metodą katodowego odparowania łukowego. Zakres badań obejmował analizę wpływu pobudzeń termicznych w systemach podłoże/powłoka gradientowa, prowadzonych na podstawie utworzonych termogramów diagnostycznych. W szczególności określony został związek pomiędzy zmianami wartości wprowadzonego ekwiwalentnego współczynnika rozszerzalności cieplnej po zadanych cyklach pobudzeń termicznych dla badanego systemu podłoże/powłoka gradientowa a poszczególnymi etapami wyżarzania. Ponadto określono wartości przemieszczeń liniowych podłoża wraz z osadzoną powłoką, będących wynikiem zadanych cyklów pobudzeń termicznych. Przeprowadzone badania wskazują na silny związek pomiędzy typem warstwy przejściowej a stanami naprężeń wewnętrznych w badanych systemach oraz stanowią informację o stanie przylegania powłoki do podłoża. Opracowana technika badań stanowi efektywną metodę diagnostyczną umożliwiającą ocenę stabilności termicznej w systemach podłoże/powłoka.

EN

The theme of paper are the issues concerning the use of thermodilatometric methods for the design and diagnostics of gradient multilayer antiwear coatings. The object of research were gradient coatings CrCN/CrN deposited by PVD technique on a high-speed steel HSS using cathodic arc evaporation method. Range of investigation included analysis of the influence of thermal loads on substrate/gradient coating systems, carried out under the created diagnostic thermograms. In particular, the dependence of changes of system’s relative equivalent thermal expansion coefficient as a function of annealing stages using created thermogram (graph of temperature changes) was determinated. In addition, the relationship between changes in the value of system’s substrate elongation as a function of annealing stages was also obtained. Research has indicated a strong correlation between the type of the transition layer, and the states of internal stress in the studied systems, and provide information about the state of adhesion of the coating to the substrate. The developed method is an effective diagnostic method that allows assessment of the thermal stability of the substrate/coating system.

17

Wpływ rodzaju zbrojenia na rozszerzalność cieplną metalowych materiałów kompozytowych

Łągiewka M., Konopka Z., Zyska A., Nadolski M.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 4

380-383

PL

Przedstawiono wyniki badań rozszerzalności cieplnej kompozytów metalowych na osnowie stopu AlMg9. W celu przeprowadzenia badań wytworzono kompozyty zawierające zbrojenie w postaci ciętych włókien węglowych oraz cząstek grafitu. Stosowano włókna węglowe o długości 4 mm i średnicy 7 žm a średnia wielkości grafitu mieściła się w przedziale od 100 do 160 žm. Udziały objętościowe zbrojenia w kompozytach wynosiły odpowiednio 5, 10 i 20%. Odlewy kompozytowe wykonane zostały poprzez zasysanie uprzednio przygotowanej zawiesiny kompozytowej do rurek kwarcowych o średnicy 9 mm. Badania rozszerzalności cieplnej przeprowadzono za pomocą dylatometru automatycznego. Próbki do badań dylatometrycznych miały kształt walcowy o długości ok. 35 mm i średnicy 7 mm. W celu określenia stabilizacji wymiarowej próbki nagrzewano do temperatury 400°C z prędkością 1 K/s i następnie chłodzono do temperatury otoczenia z tą samą prędkością. Z zarejestrowanych zmian długości próbki wraz ze wzrostem temperatury wykreślono krzywe dylatometryczne. Na podstawie przebiegu krzywych dylatometrycznych określono zmiany wymiarowe próbek po cyklu nagrzewania i chłodzenia. Największym skróceniem próbek charakteryzował się stop osnowy - skrócenie próbki wynosi 0,046 mm, najmniejszym kompozyt zawierający 20% cząstek grafitu, w którym w ogóle nie zaobserwowano zmian wymiarowych. Następnie obliczono chwilowe współczynniki liniowej rozszerzalności cieplnej badanych materiałów ze wzoru (1). Wyniki badań pokazują, że współczynnik rozszerzalności cieplej w badanych kompozytach jest wyższy niż dla stopu osnowy. Dla kompozytów zawierających cząstki grafitu różnice te nie są aż tak znaczące, natomiast dla kompozytów z krótkimi włóknami węglowymi współczynniki rozszerzalności cieplnej przyjmują znacznie wyższe wartości. Przyczyną tego zjawiska może być mikroporowatość odlewów kompozytowych, której podczas wytwarzania zawiesin kompozytowych bardzo trudno uniknąć. Inną przyczyną może być również brak połączeń adhezyjnych pomiędzy osnową a zbrojeniem w badanych kompozytach. Z przeprowadzonych badań jednoznacznie wynika, że wprowadzenie do stopu osnowy zbrojenia w postaci cząstek grafitu powoduje stabilizację wymiarową odlewów, natomiast wprowadzenie krótkich włókien węglowych poprawia stabilizację wymiarową stopu osnowy jednak w dużo mniejszym stopniu niż cząstki grafitu.

EN

The examination results concerning thermal expansion of AlMg9 alloy matrix composites have been presented in the work. Composites reinforced with chopped carbon fibre or graphite particles have been produced for experimental purpose. The length and the diameter of the applied carbon fibre has been equal to 4 mm and 7 žm, respectively, while graphite particles has been of 100-160 žm average size. The volume percentage of the reinforcement has been selected to be 5, 10, or 20%. The composite castings have been produced by suction of beforehand prepared composite suspension into silica pipes of 9 mm diameter. The examination of thermal expansion has been held by means of an automatic dilatometer. The examined cylindrical specimens have the length of about 35 mm and 7 mm diameter. Specimens have been heated up to 400°C at the rate of 1K/s and then cooled to the ambient temperature at the same rate to determine their dimensional changes. The recorded changes of length against temperature have been presented in the form of dilatometric curves, which in turn have enabled to determine dimensional changes after heating and cooling cycle. The greatest shortening of specimens - 0.046 mm - has been observed for pure matrix alloy, the least one has been recorded for composite with 20% of graphite, which has revealed no dimensional changes at all. Then the instantaneous coefficients of thermal expansion have been calculated according to Formula 1. The results of examinations show that the coefficient of thermal expansion is greater for composites than for matrix alloy. The differences are of minor significance for composites containing graphite particles, but for composites with carbon fibre the coefficient of thermal expansion reaches much greater values. The reason of this phenomenon can be the microporosity of composite castings, which is difficult to avoid during production of composite suspension. Another reason can be also the lack of adhesive bond between the matrix and the reinforcement in the examined composites. The performed tests allow for undoubted conclusion that introducing particulate graphite reinforcement into the matrix alloy results in the dimensional stability of castings, while introducing chopped carbon fibre, though improves the dimensional stability, nevertheless to the significantly less degree than graphite particles.

18

Właściwości mechaniczne i elektryczne porcelany cyrkonowej.

Potoczek M., Krauz M.

Szkło i Ceramika

|

2000

|

R. 51, nr 4

18-21

PL

Zbadano wpływ temperatury wypalania (1200-1400 stopni Celsjusza) na stopień zagęszczenia porcelany cyrkonowej otrzymywanej przy użyciu skalenia potasowego. Stwierdzono, że temperatura witryfikacji porcelany cyrkonowej wynosiła 1300 stopni Celsjusza. Próbki wypalone w tej temperaturze charakteryzowały się prawie zerową porowatością otwartą, a porowatość całkowita wynosiła 5,4%. Dla masy wypalonej w temperaturze 1300 stopni Celsjusza określono wybrane właściwości fizyczne ze szczególnym uwzględnieniem właściwości mechanicznych i elektrycznych. Właściwości te odpowiadały wymaganiom polskiej normy dla porcelany wysokoglinowej rodzaju 120. Dużą zaletą porcelany cyrkonowej jest niska wartość współczynnika rozszerzalności cieplnej, dobra odporność na zmiany temperatury a także niska wartość tangensa kąta stratności dielektrycznej.

EN

The influence of temperature firing (1200-1400 degrees centigrade) on densification degree of zircon - feldspar porcelain was studied. The vitryfication point was found as 1300 degrees centigrade. The samples fired at this temperature had the open porosity nearly zero and the total porosity was 5,4%. Certain physical properties in particular the mechanical and electrical ones were determined for the porcelain mass fired at 1300 degrees centigrade. The properties satisfied the requirements of the Polish Standard for alumina porcelain of kind 120. Low value of the linear thermal expansion coefficient, good thermal shock resistance and small electrical loss factor are the valuable advantages of zircon porcelain.

19

Analityczno-numeryczna metoda wyznaczania optymalnych przebiegów nagrzewania kawałkami jednorodnych powłok obrotowych

Gaczkiewicz A., Gaczkiewicz M., Kasperski Z.

Zeszyty Naukowe. Matematyka / Politechnika Opolska

|

1999

|

z. 15

41-57

PL

W pracy uogólniono znany numeryczno-analityczny model obliczeniowy wyznaczania parametrów przebiegów optymalnego nagrzewania poprzez zewnętrzne środowisko jednorodnych powłok na przypadek powłok kawałkami jednorodnych, przy uwzględnieniu lokalności kryterium optymalizacji i istnienia w powłoce ciągle rozłożonych źródeł ciepła.

EN

Well known numerically-analytical model for calculation of parameters of optimum external heating of homogeneous shells are generalized on the case of piece-wise homogeneous ones. Local optimization criterium and continuous heating sources are considered.