Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Unconventional methods of manufacturing thin wires for application as input material in additive manufacturing. Part 1: Preparation of input material for wire drawing

Burdek Marek, Garbarz Bogdan, Woźniak Dariusz, Adamczyk Mariusz, Skiba Jacek, Kulczyk Mariusz

Journal of Metallic Materials

|

2022

|

Vol. 74, no. 3-4

14--23

EN

Part 1 of the article presents the technological path of producing semi-finished products for wires constituting input material in additive technologies. On the basis of the developed chemical compositions of experimental Fe-based alloys, laboratory ingots with a square section of 120×120 mm / 130×130 mm were produced, which were then hot rolled into flat bars. In order to select the physical parameters of the drawing tests, numerical modelling of the process was performed. As a result of the simulations, it was found that the calculated drawing force exceeds the capabilities of the experimental drawing machine and for this reason, hydrostatic extrusion was used to produce bars intended for drawing wires. The hydrostatic extrusion method was used to make bars with a diameter of 5 mm from three tested materials, while three experimental steels showed insufficient susceptibility to extrusion at high pressure and cracked at various strain values. An analysis of possible causes of bar breakage during extrusion was carried out on the basis of the results of microstructure examination.

PL

W części 1 artykułu przedstawiono ścieżkę technologiczną wykonania półwyrobów przeznaczonych na druty będące materiałem wsadowym do technologii przyrostowych. Na podstawie opracowanych składów chemicznych eksperymentalnych stopów na bazie Fe wytworzono wlewki laboratoryjne o przekroju kw. 120×120 mm / 130×130 mm, które następnie poddano walcowaniu na gorąco na płaskowniki. W celu dobrania parametrów fizycznych testów ciągnienia wykonano modelowanie numeryczne tego procesu. W wyniku symulacji ustalono, że wyliczona siła ciągnienia przewyższa możliwości eksperymentalnej ciągarki i z tego powodu do wytworzenia prętów przeznaczonych do ciągnienia drutów zastosowano wyciskanie hydrostatyczne. Metodą wyciskania hydrostatycznego wykonano pręty o średnicy 5 mm z trzech badanych materiałów, natomiast trzy eksperymentalne stale wykazały niewystarczającą podatność do wyciskania z wysokim ciśnieniem i ulegały pękaniu przy różnych wartościach odkształcenia. Przeprowadzono analizę możliwych przyczyn pękania prętów w trakcie wyciskania na podstawie wyników badań mikrostruktury.

2

Materiały na elementy złączne po wysokociśnieniowej przeróbce plastycznej

Kulczyk Mariusz, Skiba Jacek, Radomski Przemysław

Fastener : rynek elementów złącznych

|

2020

|

nr 2

26--30

PL

W pracy przedstawiono ogólną charakterystykę wysokociśnieniowej przeróbki plastycznej metali i stopów metali metodą wyciskania hydrostatycznego. Opisano zalety procesu ze szczególnym uwzględnieniem możliwości rozdrabniania struktury metali i stopów metali do poziomu nanometrycznego lub ultradrobnoziarnistego, skutkującego znacznym podniesieniem ich właściwości mechanicznych. Pokazano przykłady praktycznego zastosowania przerabianych plastycznie metali, tj. tytanu oraz stopu aluminium AA5083 na elementy złączne.

3

Przeróbka plastyczna tytanu Grade2 metodą wyciskania hydrostatycznego

Topolski Krzysztof, Garbacz Halina

Obróbka Plastyczna Metali

|

2019

|

T. 30, nr 1

47--64

PL

Wyciskanie hydrostatyczne (WH) należy do technologii przeróbki plastycznej i jest specyficzną odmianą wyciskania współbieżnego. Metody wyciskania współbieżnego są używane głównie do wytwarzania produktów podłużnych pełnych lub wydrążonych o różnych profilach przekroju poprzecznego. Prezentowane w tej pracy wyciskanie hydrostatyczne dotyczy tytanu Grade2 oraz prętów o przekroju kołowym. Wyniki licznych badań dowiodły, że odkształcanie różnych metali metodą WH umożliwia rozdrobnienie ziarna oraz istotne umocnienie. Generalnie stwierdzono, że metoda WH pozwala wytwarzać metale o strukturach nanoziarnistych oraz ultradrobnoziarnistych. Celem pracy była ocena możliwości zastosowania metody wyciskania hydrostatycznego do przeróbki plastycznej tytanu Grade2. Scharakteryzowano metodę WH oraz wykazano jej duży potencjał w kontekście przeróbki tytanu Grade2. W pracy przedstawiono i omówiono cztery przykładowe, niezależne procesy technologiczne wyciskania hydro-statycznego tytanu. Zaprezentowano wyniki badań strukturalnych oraz właściwości mechaniczne uzyskanych produktów. Wyniki dowiodły, iż stosując technologię WH, możliwe jest uzyskanie w tytanie Grade2 struktury nanoziarnistej o średniej wielkości ziaren w przedziale 50–70 nm. Jednocześnie zaobserwowano istotne umocnienie wyciskanego materiału wyrażone wzrostem granicy plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie oraz twardości. Uzyskany nanoziarnisty tytan charakteryzował się właściwościami mechanicznymi porównywalnymi z właściwościami stopu tytanu Ti6Al4V. Ponadto, w prezentowanej pracy potwierdzono, że można wyprodukować lity i objętościowy nanoziarnisty Ti w formie prętów o różnych średnicach, tzn. że możliwe jest skalowanie średnicy wsadu i produktu.

EN

Hydrostatic extrusion (HE) belongs to the technology of plastic working, and is a specific variation of direct extrusion. Direct extrusion methods are mainly used to produce oblong solid or hollow products with different transverse-section profiles. The hydrostatic extrusion presented in this paper concerns titanium Grade2 and rods with a circular transverse section. The results of numerous studies have shown that the deformation of various metals by the HE method enables grain refinement and significant strengthening. Generally, it was found, that the HE method makes it possible to manufacture metals having nanograined and ultrafinegrained structures. The aim of the work was to evaluate the possibilities of using the hydrostatic extrusion method for plastic working of titanium Grade2. The HE method was characterized and its great potential in the context of processing Ti Grade2 was demonstrated. In this paper, four exemplary, independent technological processes of the hydrostatic extrusion of titanium were presented and discussed. The results of our structural research and tests of the mechanical properties of the products obtained were presented. Those results proved that, using HE technology, it is possible to obtain in titanium Grade2 a nanograined structure characterized by an average grain size of 50–70 nm. At the same time, a significant strengthening of the extruded material was observed, expressed by an increase in yield strength, tensile strength and hardness. The obtained nanograined titanium was characterized by mechanical properties comparable to that of titanium Ti6Al4V alloy. Moreover, in the presented work it was confirmed that it is possible to produce solid and bulk nanograined Ti in the form of rods of different diameters i.e. that is possible to scale up the diameter of the billet and the product.

4

Zastosowanie ultrawytrzymałych materiałów po procesie wyciskania hydrostatycznego w nowoczesnych rozwiązaniach przemysłowych

Kulczyk M.

Napędy i Sterowanie

|

2018

|

R. 20, nr 2

58--63

PL

W pracy przedstawiono ogólną charakterystykę wysokociśnieniowej przeróbki plastycznej metali i stopów metali metodą wyciskania hydrostatycznego. Opisano zalety procesu ze szczególnym uwzględnieniem możliwości rozdrabniania struktury metali i stopów metali do poziomu nanometrycznego lub ultradrobnoziarnistego, skutkującego znacznym podniesieniem ich właściwości mechanicznych. Pokazano przykłady praktycznego zastosowania przerabianych plastycznie metali, tj.: stali austenitycznej 316L na elementy złączne, miedzi stopowej CuCrZr na elektrody do procesu zgrzewania punktowego oraz tytanu do zastosowania na implanty medyczne.

EN

The general characteristic of the metals and alloys plastic deformation under high pressure by hydrostatic extrusion processing is presented. The advantages of the process, with special focus on the structural grain refinement to the ultrafine and nanocrystalline grain size levels resulting in significant increase of the material strength are described. Examples of the commercial application of working materials, as the 316L austenitic stainless steel for fixing elements, the CuCrZr copper alloy for spot welding electrodes and commercial purity titanium for medical implants are demonstrated.

5

The effect of deformation degree on the microstructure of the 6060 aluminium alloy

Koralnik M., Adamczyk-Cieślak B., Kulczyk M., Mizera J.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2017

|

Vol. 85, nr 2

80--85

EN

Purpose: All results obtained in the present study allowed to analyse the changes in the microstructure and texture of the commercial 6060 aluminium alloy, after deformation process by severe plastic deformation. There were compare two deformation degree samples received by cumulative hydrostatic extrusion. Design/methodology/approach: The samples of the 6060 alloy were subjected to a onepass and three-passes extrusion process and next the age hardening. The microstructure changes were investigated by using transmission and scanning electron microscopy. To study the texture evolution the X-ray diffraction were made. Findings: The microscopic observations results presented the refinement of microstructure as a result of deformation process. The evolution of fibrous character of texture was observed. There were noted the disappearance of fibrous component <100> during subsequent deformation processes and generation the fibrous component <111> after high deformation degree. In addition, for each state, the presence of cubic texture component was recorded. Research limitations/implications: For the future research are planned to analyse changes in mechanical properties after hydrostatic extrusion combinate with age hardening of investigated materials. Originality/value: The paper focuses on the investigation of microstructure and texture evolution after modern method of plastic deformation.

6

The influence of the complex deformation on the microstructure and mechanical properties of the model Al-Li alloys

Koralnik M., Adamczyk-Cieślak B, Mizera J.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

508--509

EN

The present study demonstrate the effect of the combined deformation (hydrostatic extrusion and rolling) on microstructure and mechanical properties of model Al-Li alloys. It has been shown the anisotropy of material structure and properties. Additionally it has been demonstrated increase of yield strength at the result of the plastic deformation.

PL

W pracy przedstawiono wpływ łączonego odkształcenia wyciskania hydrostatycznego i walcowania na zimno na mikrostrukturę i właściwości modelowych stopów Al-Li. Badania wykazały obecność anizotropii struktury materiału i właściwości. Ponadto przedstawiono wzrost wła-ściwości wytrzymałościowych w wyniku odkształcenia plastycznego.

7

Aparatura wysokociśnieniowa do przeróbki plastycznej materiałów z dużymi odkształceniami na zimno

Pachla W., Skiba J., Kulczyk M., Przybysz M.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2015

|

T. 26, nr 4

283--306

PL

Obróbka plastyczna z dużymi odkształceniami powoduje rozdrobnienie mikrostruktury materiałów co skutkuje wzrostem własności mechanicznych. Aby powstrzymać utratę spójności materiału podczas odkształcania należy zachować duże naprężenia ściskające w strefie odkształcenia. W pracy przedstawiono korzystny wpływ wysokiego ciśnienia na wzrost plastyczności i powstrzymanie pękania poprzez zastosowanie metody przeciskania przez równoosiowy kanał kątowy ECAP i wyciskania hydrostatycznego HE. Opisano konstrukcje pras, ich podstawowe osiągi i parametry procesów. Scharakteryzowano prasę do HE o średnicy 22mm do 2 GPa i stanowisko do procesu ECAP o przekroju 30mm i nacisku do 2.3 GPa, uwzględniając optymalizowanie konstrukcji z wykorzystaniem metod analitycznych opartych o teorię sprężystości i plastyczności Lame’a, oraz metodą elementów skończonych MES. Analizie poddano materiały komór roboczych i podstawowe parametry procesu. Zredukowane naprężenia węzłowe komory ECAP ze stali S600 i komory HE ze stali 45HNMFA wykazały, że wytrzymałości dla maksymalnych obciążeń nie są przekroczone. Dla stopu aluminium 6060 optymalny kąt naroża kwadratowego kanału ECAP wynosi 16º. Przedstawiono, określone metodą MES, niejednorodność odkształcenia plastycznego przy wyciskaniu hydrostatycznym kwadratowego profilu miedzi oraz obszary lokalizacji umocnienia podczas wyciskania złożonego profilu z tytanu. Opisano łatwość łączenia ze sobą obu technik SPD i jego wykorzystania w celu wzmacniania efektu rozdrabniania ziaren do rozmiarów nanometrycznych. Wykazano, ze rozdrabnianie mikrostruktury metodami deformacji pod wysokim ciśnieniem prowadzi do wzrostu wytrzymałości o ponad 70% (miedź i stop tytanu Ti grade 5) oraz granicy plastyczności powyżej 100% (stop niklu C65500 i aluminium 5483). Przedstawiono obszary możliwych zastosowań przetworzonych materiałów jak instrumentarium i implanty medyczne, elementy złączne, oprzyrządowanie spawalnicze czy rury i profile złożone.

EN

Severe plastic deformation working results in refinement of the microstructure of materials, improving their mechanical properties. To prevent loss of the material's cohesion during deformation, high compressive stresses must be maintained in the deformation zone. This article presents the beneficial use of high pressure to increase plasticity and prevent cracking, by applying the equal channel angular pressing(ECAP) and hydrostatic extrusion (HE) methods. Basic press designs, performances, and process parameters are described. The HE press, with a diameter of 22mm, up to 2 GPa and an ECAP station with a cross-section of 30mm and pressing force up to 2.3 GPa are characterized, with design optimization by means of analytical methods based on Lame's theory of elasticity and plasticity and the finite-element method (FEM). The materials of working chambers and basic process parameters are analyzed. Reduced node stresses of the ECAP chamber, made of S600 steel, and the HE chamber, made of 45HNMFA steel, show that the materials' strength is not overcome at their respective maximum loads. For the 6000 aluminum alloy, the optimal angle of the square corner of the ECAP channel is 16º. Non-uniformity of plastic deformation during hydrostatic extrusion of a square copper section and hardening areas during extrusion of titanium sections determined using FEM are presented. The ease of combining both of these SPD techniques and using them to amplify the grain refinement effect to nanometric dimensions are described. It is shown that refinement of the microstructure by highpressure deformation leads to improvement of strength by over 70% (copper and grade 5 Ti alloy) and yield point above 100% (C65500 nickel and 5483 aluminum alloys). Possible areas of application for worked materials are presented, such as surgical instruments and medical implants, fixing elements, welding tools, pipes and complex sections.

8

Hydrostatic extrusion of Al coated titanium obtained by the magnetron technique

Pachla W., Kulczyk M., Skiba J., Przybysz S., Czyżniewski A., Betiuk M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2015

|

Vol. 68, nr 1

25--31

EN

Purpose: The paper synthetically presents the ideas of hydrostatic extrusion of metals in order to obtain strong refinement of their structure. It seems that modification of extruded material and the surfaces of dies may be one of the methods for limiting these adverse phenomena. The paper describes the role of lubricating the Al layer during the titanium extrusion process. Design/methodology/approach: Studies concerning this technique are conducted at The Polish Academy of Sciences Institute of High Pressure Physics. Due to strong plastic deformations (SPD), the cumulative hydrostatic extrusion (HE) process must be used, i.e. the process of step-by-step extrusion with low deformation ratio for each step, the deformations created in each step accumulate and result in strong cumulative deformation. Findings: This is because the available working pressures of extrusion presses are limited, thus limiting the maximum deformation ratio available in a single extrusion pass. This limitation is additionally sharpened by higher strength of material deformed in cold state or at low temperatures. Research limitations/implications: Due to tribological conditions existing between the extruding tool (a die) and the flowing material, the die becomes worn quickly and the finishing quality (roughness) of the extruded material surface deteriorates. Practical implications: As a result, the extruding pressure increases which has a negative impact, the machine and tooling load becomes higher and the phenomenon of abrupt outflow of the material being extruded from the extruding tool occurs, causing poor tolerances of lateral dimensions of the product. Originality/value: The process of depositing Al coatings on cylindrical surfaces of titanium material being extruded using the PA PVD technique was presented in detail. Also, the paper describes examinations of Al coating properties and structure of Grade 3 titanium in subsequent steps of hydrostatic extrusion process.

9

Effect Of Severe Plastic Deformation On Microstructure Evolution Of Pure Aluminium

Leszczyńska-Madej B., Richert M. W., Perek-Nowak M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2B

1437--1440

EN

Processes of severe plastic deformation (SPD) are defined as a group of metalworking techniques in which a very large plastic strain is imposed on a bulk material in order to make an ultra-fine grained metal. The present study attempts to apply Equal-Channel Angular Pressing (ECAP), Hydrostatic Extrusion (HE) and combination of ECAP and HE to 99.5% pure aluminium. ECAP process was realized at room temperature for 16 passes through route Bc using a die having an angle of 90°. Hydrostatic extrusion process was performed with cumulative strain of 2.68 to attain finally wire diameter of d = 3 mm. The microstructure of the samples was investigated by means of transmission and scanning electron microscopy. Additionally, the microhardness was measured and statistical analysis of the grains and subgrains was performed. Based on Kikuchi diffraction patterns misorientation was determined. The measured grain/subgrain size show, that regardless the mode of deformation process (ECAP, HE or combination of ECAP and HE processes), grain size is maintained at a similar level – equal to d = 0.55-0.59 μm. A combination of ECAP and HE has achieved better properties than either single process and show to be a promising procedure for manufacturing bulk UFG aluminium.

10

Zastosowanie metod dużego odkształcenia plastycznego na skalę przemysłową

Sułkowski B.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2014

|

nr 11-12

90--91

PL

Nanometale to materiały metaliczne o ziarnach, których rozmiar nie przekracza w jednym kierunku kilkuset nm. Można je otrzymywać metodami polegającymi na budowaniu struktury nanometrycznej z pojedynczych atomów/cząstek lub metodami polegającymi na rozdrobnieniu struktury do skali nanometrycznej. Do pierwszej grupy metod zaliczają się techniki chemicznego/fizycznego osadzania z fazy gazowej (CVD i PVD), nanokrystalizacji z fazy amorficznej (szkła metaliczne) lub konsolidacji nanoproszków (Powder Metallurgy). Do drugiej klasyfikuje się metody polegające na rozdrobnieniu struktury poprzez ekstremalnie duże odkształcenie plastyczne materiału (SPD).

11

Severe Plastic Deformation Induced in Al, Al-Si, Ag and Cu by Hydrostatic Extrusion

Kulczyk M., Przybysz S., Skiba J, Pachla W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

59--64

EN

The study was concerned with the effect of severe deformation induced in one pass, by hydrostatic extrusion on the properties of fine aluminum, aluminum-silicon alloy, copper and silver wires. The influence of adiabatic heating which takes place during deformation on the mechanical properties and microstructure of the wires was examined. The quality of the surface of the wires was estimated. It has been demonstrated that fine aluminum and silver wires processed by hydrostatic extrusion have very good mechanical properties and a high-quality surface.

PL

W pracy zbadano wpływ dużych odkształceń, uzyskanych w jednym procesie wyciskania hydrostatycznego na właściwości wytworzonych produktów w postaci cienkich drutów z aluminium, stopu aluminium-krzem, miedzi oraz srebra. Uwzględniono efekty grzania adiabatycznego w trakcie procesu odkształcenia i jego wpływ na własności mechaniczne oraz mikrostrukturę produktów. Ocenie została poddana także jakość powierzchni wytwarzanych drutów. Dla aluminium oraz srebra wykazano, że za pomocą procesu wyciskania hydrostatycznego można wytwarzać druty o wysokich własnościach mechanicznych oraz dobrej jakości powierzchni.

12

Microstructure and Mechanical Properties of AA5483 after Combination of ECAP and Hydrostatic Extrusion SPD Processes

Kulczyk M., Skiba J, Pachla W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

163--166

EN

Al-Mg alloys of the 5xxx series are strain hardenable and have moderately high strength, excellent corrosion resistance even in salt water, and very high toughness even at cryogenic temperatures to near absolute zero, which makes them attractive for a variety of applications, e.g. in systems exploited at temperatures as low as -270°C, and marine applications. The present study is concerned with the effect of a combination of 2 processes, which generate serve plastic deformation (SPD), equal channel angular pressing (ECAP) and hydrostatic extrusion (HE), on the microstructure and mechanical properties of an alloy that contain Al and Mg. The alloy was subjected to multi-pass ECAP followed by cumulative HE with a total true strain of 5.9. The microstructure of SPD samples was evaluated by transmission and scanning electron microscopy. The mechanical properties were determined by tensile tests and microhardness measurements. The combination of the two processes gave a uniform nanostructure with an average grain size of 70nm. The grain refinement taking place during the SPD processing resulted in the increase of the mechanical strength by 165% (YS) with respect to that of the material in the as- received state. The experiments have shown that the combination of HE and ECAP permits producing homogeneous nanocrystalline materials of large volumes.

PL

Stopy aluminium serii 5XXX (Al-Mg) umacniane odkształceńiowo charakteryzują się relatywnie wysoką wytrzymałością, bardzo dobrą odpornością korozyjną szczególnie w wodzie morskiej i bardzo wysoką odpornością udarnościową nawet w temperaturach kriogenicznych. Własności te sprawiają, że te stopy są atrakcyjne dla wielu zastosowań gdzie wymagana jest praca w niskich temperaturach, nawet do -270°C oraz praca w środowisku morskim. W przeprowadzonych badaniach określono wpływ kombinacji dwóch procesów generujących duże odkształcenia plastyczne, przeciskania przez kanał kątowy (ECAP) oraz wyciskania hydrostatycznego (HE), na mikrostrukturę i własności mechaniczne stopu 5483. Zastosowano kombinację procesu kumulacyjnego wyciskania hydrostatycznego poprzedzonego procesem ECAP z łącznym odkształceniem rzeczywistym 5.9. Badania mikrostrukturalne zostały przeprowadzone z wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Własności mechaniczne określono w statycznej próbie rozciągania oraz pomiarach mikrotwardości. Kombinacja obu procesów pozwoliła uzyskać materiał o jednorodnej nanostrukturze o średniej wielkości ziarna 70nm. Rozdrobnienie struktury spowodowało wzrost własności mechanicznych (granicy plastyczności) o około 165% w porównaniu do materiału przed odkształceniem plastycznym. Przeprowadzone eksperymenty wykazały że kombinacja procesów HE oraz ECAP pozwala na wytwarzanie jednorodnych nanomateriałów w dużych objętościach.

13

Analiza efektu „stick-slip ” w procesie wyciskania hydrostatycznego przy zastosowaniu profilometrii

Przybysz S., Pachla W., Wieczorowski M., Kulczyk M., Skiba J., Przybysz M.

Mechanik

|

2013

|

R. 86, nr 7

563--566

PL

Badano stopy magnezu, aluminium i miedzi wyciskane hydrostatycznie z różnymi parametrami. Definiowano strefy z tarciem granicznym i strefy z tarciem płynnym (hydrodynamicznym). Określono Ra dla każdej ze stref, zobrazowane na mapach topografii. Dla tarcia granicznego chropowatość była największa dla stopu magnezu i najmniejsza dla stopu miedzi. Przerwanie bądź zmniejszenie grubości filmu smarnego skutkuje wzrostem średnicy i spadkiem Ra, natomiast jego wzrost – zmniejszeniem średnicy i wzrostem Ra. Różnica zależy od materiału i dochodzi do 50 μm. Niska jakość powierzchni wynika ze złych parametrów procesu wyciskania oraz nagrzewania adiabatycznego podczas deformacji.

EN

The magnesium, aluminium and copper alloys after hydrostatic extrusion with different parameters have been investigated. Characteristic zones with boundary and hydrodynamic friction were evaluated. The Ra roughness for each zone was measured and visualized at scanning maps. The boundary frictions leads to highest roughness for magnesium alloy and the lowest for copper alloy. Breakage or thinning of the lubricating film causes increase of the product diameter and decrease of Ra, while its thickening lowers the product diameter and increase Ra. Difference in diameters can reach 50 μ m. Low surface quality arises from not optimal process parameters and the adiabatic heating during deformation.

14

Odporność kawitacyjna systemów Z powłokami TiN

Krella Alicja K.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 1

19--24

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych erozji kawitacyjnej powłok TiN o zróżnicowanej grubości, osadzonych na różne podłoża (stal X6CrNiTi18-10 i X39Cr1 3) metodą katodowego osadzania łukowego (ARC) PVD. Stal X39Crl3 hartowano, a następnie odpuszczano w 600 i 400°C w celu uzyskania podłoży o zróżnicowanych własnościach mechanicznych. Badania erozyjne przeprowadzono na stanowisku ze szczelinowym wzbudnikiem kawitacji. Celem badań było określenie wpływu podłoża oraz grubości powłok na odporność kawitacyjną całego systemu areolgicznego oraz weryﬁkacja wskaźnika odporności RCAV systemów twarda powłoka-stalowe podłoże na niszczenie kawitacyjne. W pracy wykazano, że osadzenie twardych powłok TiN na stalowych podłożach przyczyniło się do spadku ubytku masy w porównaniu z ubytkami masy powstałymi na stalach bez powłok TiN. Wzrost grubości powłok TiN osłabił pozytywny efekt ich nałożenia. Wyniki badań doświadczalnych pozytywnie zweryﬁkowały wskaźnik RCAV wyrażony wzorem (1) - parametr odporności systemów twarda powłoka-stalowe podłoże na niszczenie kawitacyjne. Uzyskane wyniki świadczą, że wskaźnik RC,V bardzo dobrze określa odporność kawitacyjną systemów twarda TiN powłoka-stalowe podłoże niezależnie od grubości powłoki i własności podłoży.

EN

The results ofcavitation erosion tests ofTiN coatings with various thicknesses deposited on various substrates (X6CrNiTi18-10 and X39Cr13) by means ofthe cathodic arc evaporation (ARC) PVD method are presented. X3 9Crl3 steel was subjected to various thermal treatment in order to obtain substrates ofdifferent properties. The cavitation erosion tests were performed in a cavitation tunnel with a slot cavitator. The purpose of this work is to assess the inﬁuence of the substrate properties and coating thickness on the cavitation erosion resistance of the whole hard coating-steel substrate system and veriﬁcation ofthe cavitation erosion resistance parameter RCAV The depositions ofTiN coatings on a steel substrate have caused improvement of the cavitation erosion resistance (Fig. 1). An increase in the coating thickness reduces the positive effect of TiN coatings deposition. The experimental data positively veriﬁed the resistance parameter, RCAV (Fig. 3). This shows that the RCAV parameter very well describes the cavitation erosion resistance of hard TiN coatings-steel substrate systems regardless of the coating thickness or properties ofthe steel used as substrates.

15

Combination of equal channel angular pressing and hydrostatic extrusion as a method for effective grain refinement of Cu and a Cu-alloy

Kulczyk M., Bazarnik P., Pachla W., Skiba J., Lewandowska M., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

314--316

EN

In this work pure copper and copper alloy CuCrZr were processed by severe plastic defonnation (SPD) using the combination of equal channel angular pressing (ECAP) and hydrostatic extrusion (HE). Transmission electron microscopy revealed ultra-ﬁne grained (UFG) microstructure in both materials. It has been also proved that small addition of Cr and Zr signiﬁcantly increased grain reﬁnement level of ECAP + HE processed CuCrZr alloy. Microstructure changes resulted in a great increase in mechanical strength comparing with coarse grained materials. In the case of CuCrZr alloy, the yield strength (YS) increased by 1350%, whereas ultimate tensile strength (UTS) by 300%. The UFG samples possess reduced ductility compared to coarse grained ones, however the absolute values of their elongation are relatively high (over 10%).

PL

W pracy czysta miedź i stop miedzi CuCrZr były poddane dużemu odkształceniu plastycznemu przez połączenie metod przeciskania przez kanał kątowy (ECAP) i wyciskania hydrostatycznego (HE). Transmisyjna mikroskopia elektronowa ujawniła, że w obu materiałach otrzymano ultra drobnoziarnistą (UFG) strukturę. Ponadto pokazano, że niewielki dodatek Cr i Zr znacząco zwiększa stopień rozdrobnienia w próbce poddanej procesowi ECAP + HE. Porównując właściwości mechaniczne obrobio- nych materiałów z tymi dla materiałów wyjściowych, można powiedzieć, że rozdrobnienie struktury spowodowało znaczący wzrost właściwości mechanicznych badanych próbek. W przypadku stopu CuCrZr odnotowano 1350% wzrost wytrzymałości i 300% wzrost granicy plastyczności. Poprawa właściwości wytrzymałościowych odbyła się kosztem plastyczności, ale i tak wydłużenie do zerwania w obu materiałach przekracza 10%.

16

Modyfikacja powierzchni matryc do hydrostatycznego wyciskania tytanu

Pachla W., Kulczyk M., Skiba J., Przybysz S., Betiuk M., Michalski J., Wach P.

Inżynieria Powierzchni

|

2012

|

nr 3

26-32

PL

W artykule przedstawiono wybrane problemy związane z eksploatacją matrycy do wyciskania hydrostatycznego tytanu. Materiałem matrycy była stal narzędziowa SW7M ulepszana cieplnie. Powierzchnia matrycy modyfikowana była w procesie azotowania gazowego i technologią Duplex (hybrydową rozłączną) azotowanie + PVD (powłoka TiAlN-WC/C).

EN

Some problems related to the operation of the die for titanium, hydrostatic extrusion are presented. Tempered SW7M tool steel has been used as matric material. Sensor surface was modified in the process of gas nitriding and. Duplex technology (hybrid disjoint) nitriding + PVD (coating TiAlN-WC/C).

17

Wpływ warunków procesu azotowania jarzeniowego na mikrostrukturę i właściwości nanokrystalicznego tytanu Grade 2

Sitek R., Matysiak H., Pakieła Z., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 3

169--172

PL

W artykule omówiono wpływ warunków procesu azotowania jarzeniowego na mikrostrukturę i właściwości nanokrystalicznego tytanu Grade 2. W celu charakteryzowania mikrostruktury warstw azotowanych stosowano metody spektroskopii masowej jonów wtórnych (SIMS), dyfrakcji (XRD) oraz elektronowej mikroskopii skaningowej i transmisyjnej. Wykazano, że w procesie prowadzonym w temperaturze 500°C na podłożu mikrokrystalicznego tytanu Grade 2 tworzy się warstwa TiN. Natomiast w tych samych warunkach w przypadku tytanu nanokrystalicznego Grade 2 jest możliwe wytworzenie warstwy TiN + Ti2N. Analiza wyników próby statycznego rozciągania wykazała, że proces azotowania jarzeniowego nieznacznie zmniejsza właściwości wytrzymałościowe nanokrystalicznego tytanu Grade 2. Zwiększa natomiast znacząco wydłużenie do zerwania. Azotowanie tytanu mikrokrystalicznego Grade 2 powoduje nieznaczne zwiększenie wytrzymałości przy zachowaniu zbliżonych wartości wydłużenia.

EN

The paper concerns the influence of glow-discharge nitriding process conditions on the microstructure and properties of nanocrystalline titanium Grade 2. The methods used to characterize the nitride layers included secondary ion mass spectroscopy (SIMS), X-ray diffraction analyses (XRD), investigations using scanning and transmission electron microscopes. It was found that during the process carried out at a temperature of 500°C, a TiN coating was formed on the microcrystalline titanium Grade 2. In the case of nano-Grade 2, on the other hand, it was possible to obtain a TiN+Ti 2N coating under identical conditions. The tensile tests revealed that the glow-discharge nitriding process results in a minor decrease in the strength of the nanocrystalline titanium Grade 2 samples, on the other hand, nitriding has a major positive influence on the elongation to fracture. In the case of the nitriding of titanium Grade 2 with a microcrystalline microstructure, a slight increase in the strength was observed while other parameters remained unchanged.

18

Deformation behavior of 2017 nanostructured aluminium alloy

Wiśniewska-Weinert H., Leshchynsky V., Borowski J., Lewandowska M., Kulczyk M., Pachla W.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

530--534

EN

The paper contains the results of investigation of nanocrystalline aluminium alloy 2017. The possibility of forming those materials obtained by the method of hydrostatic extrusion, depending on the temperature and deforming velocity has been determined. Hydrostatic extrusion process with cumulative true strain 3.79 applied to 2017 aluminum alloy leads to significant grains size refinement to the nanometric scale. The 2017 aluminium alloy with nanometric structure can be successfully formed 200°C and above. The results obtained indicate that deformation at those parameters does not cause discontinuities. Plastic forming above 200°C causes noticeable grain growth and the determined average grain diameters are in the submicron range, even for compression temperature of 300°C.

PL

Praca zawiera wyniki badań nanokrystalicznego stopu aluminium 2017. Określono możliwość kształtowania tych materiałów otrzymanych metodą wyciskania hydrostatycznego w zależności od temperatury i prędkości odkształcenia. Hydrostatyczne wyciskanie stopu aluminium 2017 z kumulacją umocnienia 3,79 prowadzi do znaczącego rozdrobnienia ziaren do skali nanometrycznej. Stop aluminium 2017 o strukturze nanometrycznej można z powodzeniem kształtować w temperaturze 200°C i wyższej. Otrzymane wyniki wskazują, że odkształcanie przy tych parametrach nie powoduje powstania nieciągłości. Kształtowanie plastyczne w temperaturze wyższej niż 200°C powoduje zauważalny rozrost ziarna, a wyznaczone średnie średnice ziarna są w zakresie submikronowym nawet dla temperatury ściskania 300°C.

19

Wrought magnesium alloys ZM21, ZW3 and WE43 processed by hydrostatic extrusion with back pressure

Pachla W., Mazur A., Skiba J., Kulczyk M., Przybysz S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 2

485-492

EN

Cold hydrostatic extrusion with and without back pressure of commercial ZM21, ZW3 and WE43 magnesium alloys has been performed at originally designed hydrostatic extrusion press operating up to 2000 MPa with back pressure up to 700 MPa. Alloys were cold extruded in one pass into rods between 5 and 9 mm in the outer diameter with product velocities between 1 and 10 m/min and extrusion ratios above 2. Application of back pressure extended formability of all magnesium alloys. It was due to hydrostatic pressure superimposed on the extruded product what inhibits the cracks generation and propagation. Cold deformation restrained the grain growth and softening processes while severe deformation in one pass increased grain refinement and density of internal defects. Ultimate tensile strength ranging from 370 MPa (ZM21) through 400 MPa (ZW3) up to 410 MPa (WE43), with respective yield stresses from 270 MPa through 300 MPa up to 350 MPa and the respective elongation from 13% through 12% to 7% were obtained in extruded rods, which are the best reported data in literature up to this day. Wrought magnesium alloys after hydrostatic extrusion can serve as semi-products for structures that call for high strength, for example as biodegradable implants or fastening components in form of bolts, rivets, nuts, pins, joints, etc.

PL

Przeprowadzono wyciskanie hydrostatyczne na zimno z przeciwciśnieniem handlowych stopów magnezu ZM21, ZW3 i WE43. Eksperymenty prowadzono na oryginalnej, własnej konstrukcji prasie do wyciskania hydrostatycznego pracującej do 2000 MPa z przeciwciśnieniem do 700 MPa. Stopy odkształcano na zimno w jednej operacji wytwarzając pręty o średnicach pomiędzy 5 mm a 9 mm z liniową szybkością wyciskania pomiędzy 1 m/min i 10 m/min i stopniami redukcji powyżej 2. Zastosowanie przeciwciśnienia zwiększyło zdolność do odkształcenia plastycznego wszystkich badanych stopów magnezu. Stało się tak dzięki nałożeniu na wyciskany produkt ciśnienia hydrostatycznego co powstrzymuje generowanie i propagacje pęknięć. Odkształcanie na zimno powstrzymuje rozrost ziaren i procesy zmiękczania podczas gdy duże odkształcenie plastyczne w jednej operacji zwiększa rozdrobnienie ziaren oraz gęstość defektów mikrostruktury. Po wyciskaniu wytrzymałość na rozciąganie wynosiła od 370 MPa (dla ZM21) przez 400 MPa (ZW3) do 410 MPa (WE43) z granicą plastyczności, odpowiednio 270 MPa, 300 MPa i 350 MPa i wydłużeniem, odpowiednio 13%, 12% i 7%. Są to najwyższe własności podawane w literaturze światowej na dzień dzisiejszy. Stopy magnezu przerobione plastycznie metodą wyciskania hydrostatycznego mogą służyć jako półprodukty do wykonania elementów konstrukcyjnych wymagających wysokich wytrzymałości, jak np. biodegradowalne implanty kostne czy elementy złączne w postaci śrub, nitów, nakrętek, szpilek, łączników, itp.

20

Microstructure and mechanical properties of fine-grained iron processed by hydroextrusion

Romelczyk B., Kulczyk M., Pakieła Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 3

883-887

EN

The aim of this study was to characterize the microstructure and properties of fine-grained iron. The samples were prepared by sintering at 1000degree Celsjus ±5degree Celsjus for 30 minutes, followed by Severe Plastic Deformation via Hydrostatic Extrusion (HE). After the sintering the rod samples were capsulated to prevent damage during extrusion. HE has been applied as a final consolidation process of iron powders. The HE process was carried out on two extrusion passes. The rods of 8 mm in diameter were obtained as a final product after hydroextrusion. The total cumulative strain was 2.3. Materials in three states were investigated: sintered, sintered and deformed by one hydrostatic extrusion pass, and two hydrostatic extrusion passes. The results were compared with the results obtained for coarse-grained Armco iron. The measurements showed that the grain size was reduced from 3.5 ±m after sintering to 180±81 nm after the 2nd extrusion pass. The tensile strength and microhardeness increased with cumulative strain of the material. The impact test carried out at -196degree Celsjus showed transformation of the fracture mechanism from cleavage for coarse-grained structure to ductile for extruded material.

PL

W pracy scharakteryzowano mikrostrukturę i mechaniczne właściwości ultradrobnoziarnistego spieku żelaza. Próbki przygotowano w dwóch etapach - wypraski spieczono w temperaturze 1000 stopni Celsjusza ±5 stopni Celsjusza w czasie 30 minut, a nastepnie spieki odkształcono metodą wyciskania hydrostatycznego [HE]. W celu uniknięcia pękania spieków proces wyciskania przeprowadzono na próbkach uprzednio zakapsułkowanych. Proces HE przebiegał w dwóch etapach a skumulowane odkształcenie wyniosło 2.3. średnica końcowego produktu wyniosła 8 mm. W pracy przedstawiono wyniki badan zarówno spieku, jak i materiału po poszczególnych wyciskaniach hydrostatycznych. Wyniki badań ujawniły redukcje rozmiaru ziaren żelaza z 3.5 ±m po spiekaniu do 180 nm po drugim wyciskaniu HE. Zarówno wytrzymałość jak i mikrotwardość wzrosły ze stopniem skumulowanego odkształcenia próbek. Wyniki badan udarnościowych porównano z wynikami otrzymanymi dla gruboziarnistego żelaza Armco. Badania udarności metoda Charpiego przeprowadzono na próbkach uprzednio chłodzonych w ciekłym azocie. Obserwacje mikroskopowe przełomów próbek po udarności wykazały zmianę charakteru pękania żelaza z łupliwego dla materiału gruboziarnistego na ciągliwy dla materiału ultradrobnoziarnistego.