Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Comparison of mechanical properties and structure of Haynes 282 consolidated via two different powder metallurgy methods: laser powder bed fusion and hot pressing

Maj P., Bochenek K., Sitek R., Koralnik M., Jonak K., Wieczorek M., Pakieła Z., Mizera J.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 2

art. no. e130, 2023

EN

The development of powder metallurgy methods in recent years has caused traditional casting methods to be replaced in many industrial applications. Using such methods, it is possible to obtain parts having the required geometry after a process that saves both manufacturing costs and time. However, there are many material issues that decrease the functionality of these methods, including mechanical properties anisotropy and greater susceptibility to cracking due to chemical segregation. The main aim of the current article is to analyze these issues in depth for two powder metallurgy manufacturing processes: laser powder bed fusion (LPBF) and hot-pressing (HP) methods-selected for the experiment because they are in widespread use. Microstructure and mechanical tests were performed in the main manufacturing directions, X and Z. The results show that in both powder metallurgy methods, anisotropy was an issue, although it seems that the problem was more significant for the samples produced via LPBF SLM technique, which displayed only half the elongation in the building direction (18%) compared with the perpendicular direction (almost 38%). However, it should be noted that the fracture toughness of LPBF shows high values in the main directions, higher even than those of the HP and wrought samples. Additionally, the highest level of homogeneity even in comparison with wrought sample, was observed for the HP sintered samples with equiaxed grains with visible twin boundaries. The tensile properties, mainly strength and elongation, were the highest for HP material. Overall, from a practical standpoint, the results showed that HP sintering is the best method in terms of homogeneity based on microstructural and mechanical properties.

2

Świadczenia na rzecz podnoszenia potencjału obronnego państwa

Sitek R.

Wiedza Obronna

|

2018

|

nr 1-2

198--222

PL

Konstytucja Rzeczypospolitej Polskiej nakłada na obywateli szereg ciężarów publicznych. Jednym z nich są świadczenia, które obywatele mogą ponosić na rzecz obronności państwa. Nie ma obowiązku wykonywania świadczeń, jeżeli nie zostaną one nałożone w sposób określony właściwymi aktami prawnym. W tym sensie mają one charakter fakultatywny, nie obligatoryjny. Dopiero z chwilą nałożenia tego ciężaru na obywateli przybierają charakter obligatoryjny. Ich użycie zależy od tego jakimi siłami i środkami dysponuje dana jednostka organizacyjna, jakie są jej potrzeby uzupełnieniowe. Świadczeniami jakie mogą być wykorzystane w ramach powszechnego obowiązku obrony będą świadczenia osobiste, rzeczowe oraz szczególne. Mogą być nakładane w czasie pokoju do wykonywania zadań w tym stanie państwa jak i w czasie pokoju z przeznaczeniem na czas mobilizacji i wojny oraz w razie ogłoszenia mobilizacji i w czasie wojny. Celem nałożenia tego ciężaru publicznego jest zwiększenie potencjału jednostek organizacyjnych, na rzecz których mają być one wykonywane. Główną rolę w procesie nakładania obowiązku świadczeń odgrywają terenowe organy administracji wojskowej – wojskowi komendanci uzupełnień i samorząd terytorialny szczebla gminy – wójt, burmistrz (prezydent miasta). Wykorzystanie świadczeń w ramach powszechnego obowiązku obrony powinno się cechować przede wszystkim racjonalnością ich wykorzystania.

EN

The Constitution of the Republic of Poland imposes a number of public burdens on the citizens. One of them is the benefits that citizens can bear for the defense of the state. There is no obligation to provide benefits if they are not imposed in the manner specified by the relevant legislation. In this sense, they are optional, not obligatory. It is only obligatory when the burden is imposed on citizens. The organizational unit that has its complementary needs has its resources. Benefits that may be used under the general duty of defense will be personal, material and special. They can be applied to perform tasks in this state as well as in time of peace for mobilization and war, and if mobilization is announced and during the war. The purpose of imposing this burden on the public is to increase the capacity of the organizational units for which they are to be exercised. The local authorities of the military administration – the military commanders of the supplements and the local government of the commune – play the role of mayor, the mayor (city president). The use of benefits under the universal duty of defense should be characterized primarily by the rationality of their use. In cases where the tasks will require the launch of benefits, then their potential should be reached. This should be done in such a way that the amount of benefits, such as those necessary for carrying out the tasks, is activated. The image of benefits should be disseminated in the education of citizens. The essence is that the benefits are not perceived by the citizen as a “necessary evil” but as an effective means to counteract any threat that may arise, while recognizing that benefits are a great potential for state defense. In society, it should be understood as an institution that aims to preserve and maintain longterm national security.

3

Wpływ ciężaru cząsteczkowego i ilości glikolu polietylenowego na właściwości mas lejnych z SiC

Wiśniewski P., Antosiewicz W., Sitek R., Mizera J.

Szkło i Ceramika

|

2018

|

R. 69, nr 3

11--14

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości mas formierskich z węglika krzemu przeznaczonych do otrzymywania elementów silników lotniczych metodą odlewania precyzyjnego. Całkowite stężenie fazy stałej w ceramicznych masach lejnych z SiC wynosiło 60% wag. Spoiwem konstrukcyjnym była nanodyspersja polimerowo-ceramiczna zawierająca koloidalny Al2O3. Jako spoiwa modyfikujące zastosowano wodne roztwory glikolu polietylenowego (PGE) o ciężarach cząsteczkowych 6000, 10000 i 20000 g/mol, które dodawano w ilościach 5%, 10% i 15% wagowych w stosunku do proszku. Proszek SiC charakteryzowano pod względem: wielkości cząstek metodą dyfrakcji laserowej i za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) oraz składu fazowego i chemicznego za pomocą dyfraktometrów rentgenowskich XRD i XRF. Masy formierskie charakteryzowano pod względem: lepkości dynamicznej, czasu wypływu oraz adhezji do płyty (tzw. test płyty) i grubości warstwy. Pomiary te przeprowadzano przez 96 h w warunkach laboratoryjnych w temperaturze 21ºC. Otrzymane wyniki pokazały, że masy lejne z SiC zawierające nanodyspersję oraz PGE charakteryzują się obiecującymi właściwościami i mają szansę zostać zastosowane w odlewnictwie precyzyjnym.

EN

In the present paper properties of silicon carbide slurries in manufacturing shell moulds for investment casting of aircraft turbine elements were studied. Ceramic SiC slurries with a solid concentration of 60 wt. % were applied. As a structural binder nanodispersion containing colloidal Al2O3 was used. The poly(ethylene glycol) (PGE) with molecular weight 6000, 10000 and 20000 g/mol as a rheological modificators were added at different amount: 5, 10, 15 wt. %. Characterization of SiC powder were made by: grain size by laser diffraction, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray diffraction (XRD, XRF) methods. The properties of ceramic slurries such as: relative and dynamic viscosity, plate (plate weight test) and wax adhesion were studied by a range of techniques. These measurements were taken in laboratory conditions by 96 hours at temperature 21ºC. The results shows that SiC-based slurries, nanodispersion binder and PGE meet the investment casting requirements of aircraft turbine parts and had promising properties.

4

Bakteriofagi jako kluczowy element w regulacji liczebności, zmienności i bioróżnorodności bakterii

Sitek R., Kowalczewska Z., Sosnowska E., Markwitz P., Drulis-Kawa Z.

Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski

|

2018

|

nr 4

48--54

PL

Bakteriofagi (wirusy infekujące bakterie) są najliczniejszą grupą cząstek biologicznych w środowisku, wpływającą na bioróżnorodność i liczebność bakterii oraz obieg materii organicznej. Pomiędzy fagami a bakteriami występuje relacja drapieżnik – ofiara (pasożyt – żywiciel), która warunkuje zachowanie równowagi w populacjach bakterii zamieszkujących daną niszę ekologiczną, jak również generuje zmienność bakterii poprzez horyzontalny transfer genów. Rosnąca oporność bakterii na antybiotyki spowodowała wzrost zainteresowania fagami jako środkami terapeutycznymi. Zastosowanie w leczeniu znaleźć mogą zarówno same fagi, jak i ich enzymy (lizyny i depolimerazy).

EN

Bacteriophages (viruses that infect bacteria) are the most abundant biological particles in the environment, impacting bacterial number and biodiversity as well as participating in the circulation of organic matter. There is a predator – prey (parasite – host) relation between phages and bacteria, which determines the balance in bacterial populations living in a given ecological niche as well as drives the evolution of bacteria by horizontal gene transfer. The growing antibiotic resistance in bacteria has caused an increasing interest in bacteriophages as therapeutic agents. Both phages and their enzymes (lysins and depolymerases) may be used for treatment.

5

Ocena czasu suszenia pierwszej i drugiej warstwy ceramicznej formy odlewniczej z wykorzystaniem kamery termowizyjnej

Koralnik M. K., Wiśniewski P., Moszczyńska D., Sitek R., Mizera J.

Szkło i Ceramika

|

2017

|

R. 68, nr 1

6--10

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące oceny czasu suszenia przymodelowej oraz konstrukcyjnej warstwy ceramicznej formy odlewniczej. W celu wykonania pomiarów wytworzono dwie testowe masy lejne, które posłużyły do wytworzenia odpowiednio pierwszej oraz konstrukcyjnej warstwy formy ceramicznej. Do wykonania mas formierskich zastosowano proszki tlenku glinu i wodne spoiwo na bazie krzemionki koloidalnej. Mikrostrukturę proszków badano przy użyciu elektronowego mikroskopu skaningowego, natomiast rozmiar cząstek określono przy pomocy analizatora laserowego. Gęstwy, które wykorzystano do budowy badanych warstw ceramicznej formy odlewniczej, przygotowano w mieszadle mechanicznym. Ich parametry, takie jak: temperatura, pH, lepkość względna i dynamiczna, były odczytywane przez pięć dni z rzędu. Pomiary termowizyjne przeprowadzono w pomieszczeniu o kontrolowanej temperaturze i znanej wilgotności. Wykazano, że formy ulegają całkowitej dehydratacji w momencie osiągnięcia temperatury otoczenia.

EN

The paper evaluates the drying time of two layers (model and constructional) of ceramic casting dies. The slurries were prepared using the aluminum oxide and a colloidal silica-based water binder. The constituents were examined in a scanning electron microscope (SEM), their particle size was determined in a LA-950 analyzer. Then, they were mixed in a mechanical mixer and the properties of the mixtures, such as the temperature, pH, as well as relative and dynamic viscosity were monitored using a thermo-visual camera during five consecutive days. After reaching the ambient temperature, the dies appeared to be fully dehydrated.

6

Badania właściwości mas formierskich z korundu i glinokrzemianu przeznaczonych na ceramiczne formy odlewnicze

Wiśniewski P., Sitek R., Mizera J.

Szkło i Ceramika

|

2017

|

R. 68, nr 6

16--20

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości mieszanek formierskich z korundu oraz glinokrzemianu (Remasil 60), które przeznaczono na pierwszą warstwę oraz warstwy konstrukcyjne form odlewniczych służących do odlewania precyzyjnego. Określono wpływ zawartości fazy stałej na parametry mas formierskich oraz dokonano wyboru systemów formierskich o odpowiednich parametrach. Najkorzystniejsze wyniki otrzymano dla mieszanek formierskich: przeznaczonych na warstwę przymodelową, których stężenie fazy stałej wynosiło 72,5% wag. oraz mieszanki na warstwy konstrukcyjne, gdzie udział proszku wyniósł 70% wag. Spoiwem konstrukcyjnym był nanokompozyt polimerowo-ceramiczny zawierający nanocząstki SiO2 (LUDOX AM30). Proszki charakteryzowano z użyciem: analizatora wielkości cząstek metodą dyfrakcji laserowej oraz skaningowych mikroskopów elektronowych (SEM), a nanokompozyt z wykorzystaniem mikroskopu STEM. Masy formierskie charakteryzowano pod względem: lepkości dynamicznej i względnej, gęstości, pH oraz adhezji do płyty (tzw. „test płyty”). Pomiary te przeprowadzano przez siedem dni w warunkach laboratoryjnych w temperaturze 20°C. Otrzymane wyniki pokazały, że masy lejne z korundu i glinokrzemianu oraz nanokompozytu zawierającego krzemionkę koloidalną charakteryzują się dobrymi właściwościami i mają szansę zostać zastosowane w odlewnictwie precyzyjnym do otrzymywania form.

EN

The paper presents results properties of alumina and aluminosilicate slurries dedicated to the first layer and construction layers of shell molds, respectively. The influence of the solid phase content on the parameters of the slurries was determined. Particle size distribution was determined with use of the advanced laser particle size analyzer Horiba LA-950 (LALLS technique). To characterize morphology of the powders and binder scanning electron microscopy (SEM and STEM) observations were performed. The slurries were prepared in a mechanical mixer. The experiment was based on a daily plate weight tests and pH, Zahn cup (4 mm diameter) viscosity and dynamic viscosity by rheometer with a shear rate range of 1–100–1 1/s measurements that are fundamental for investment casting industry. Adhesion of the examined mass was determined by the plate immersion (dimensions: 75×75 mm) in a slurry and estimation its weight of 75.46 g. The slurry dipping was controlled during 180 seconds with results notation every 15 seconds. The obtained results proved opportunity of their application for the investment casting and foundry, being prospective issue for future fabrication of shell moulds.

7

Badanie procesu studzenia próbek ceramicznych form odlewniczych z zastosowaniem kamery termowizyjnej

Wiśniewski P., Sitek R., Koralnik M. K., Spychalski W. L., Moszczyńska D., Mizera J.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 2

146--153

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań materiałów formierskich, mas odlewniczych oraz procesu studzenia próbek wielowarstwowych form odlewniczych, jakie są stosowane w procesach odlewania precyzyjnego. Przygotowano mieszanki formierskie na pierwszą warstwę przymodelową i na warstwę konstrukcyjną, pokryto nimi prostopadłościenny model woskowy, uzyskując w ten sposób wielowarstwową próbkę formy odlewniczej. W ten sposób przygotowane próbki wygrzewano w piecu komorowym w temperaturze 700 °C w atmosferze powietrza w celu wytopienia wosku. Proces studzenia próbek badano z wykorzystaniem kamery termowizyjnej w zakresie temperatur 500-40 °C. Wykazano, że zastosowanie pomiarów pól temperatur za pomocą kamery termowizyjnej jest interesującym rozwiązaniem do oceny procesu studzenia form odlewniczych. Analiza procesu stygnięcia w czasie może umożliwić wykrywanie defektów form ceramicznych w postaci pęknięć, pustek czy niejednorodnej grubości, które mogą być niewidoczne gołym okiem.

EN

This paper presents investigations concerning applicability of a thermographic camera in ceramic shells cooling process. Moreover, ceramic materials and slurries have been investigated. There were slurries prepared for near-model and construction layers of a shell mould. Using the pre-prepared slurries, the ceramic near-model and construction layers were made on a wax pattern. The dewaxing process was run in a furnace at 700 °C. Cooling was investigated with the thermographic camera in the 500-40 °C temperature range. It has been proved that the usage of the thermographic camera for measurements of temperature fields was the good solution to evaluate the cooling process of ceramic shell moulds. The results showed defects like cracks, large pores or empty spaces in the ceramic shells, otherwise not visible by the unaided eye.

8

Sprzętowa implementacja transformacji Clarka i Parka

Góra G., Karpiel G., Mars P., Sitek R., Goczał M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2017

|

Nr 1 (113)

23--28

PL

Wykorzystanie układu FPGA jako platformy sprzętowej pozwala na równoległe przetwarzanie zadań oraz implementację wielu systemów na jednym układzie fizycznym. Te zalety układów reprogramowalnych skłoniły autorów do przedstawienia koncepcji systemu, który pozwala na implementację wielu sterowników dla napędów bezpośrednich małych i średnich mocy na jednym układzie fizycznym. Implementacja transformacji Clarka i Parka jest konieczna, aby proponowany system dawał możliwość zaprojektowania sterowników pracujących w trybie prądowym. Elementami zaprojektowanego modułu sprzętowej transformacji prądów fazowych do współrzędnych (d,q) są: komponent wykorzystujący algorytm CORDIC do wyznaczania wartości funkcji trygonometrycznych kąta wejściowego, zaimplementowany algorytm mnożenia sekwencyjnego oraz maszyna stanu, której zadaniem jest wyznaczenie transformaty przy pomocy wcześniej opisanych komponentów oraz podstawowych operacji arytmetycznych i logicznych. W celu weryfikacji zaimplementowanego modułu sprzętowego przygotowano system bazujący na softprocesorze Nios II umożliwiający: przygotowanie pseudolosowych danych wejściowych, weryfikację poprawności otrzymywanych wyników oraz pomiar czasu wykonywania transformacji przez testowany moduł. W podsumowaniu omówiono otrzymane błędy numeryczne oraz przedstawiono zalety i wady opracowanego modułu.

EN

The FPGA chip utilization as a hardware platform enables the parallel processing of tasks and multiple systems on a single chip implementation. These advantages of the reprogrammable chips led authors to present the concept of the system, which allows the implementation of multiple controllers for the small and medium power direct drives on a single physical system. The Clarke and Park transformations implementation is essential to gives the possibility to design the working in current mode controllers for the proposed system. The designed module elements for hardware transformation of phase currents to the (d,q) coordinates are: component utilizing CORDIC algorithm for the calculation of trigonometric functions values of the input angle, the implemented sequential multiplication algorithm as well as the state machine which aims to determine the transform using the previously described components and basic arithmetic and logic operations. In order to verify the implemented hardware module, the system based on soft-processor Nios II was prepared which enables: preparation of pseudo-random input data, verification of the correctness of the obtained results, and the transformation execution time measurement of the tested module. In the conclusion, the obtained numerical errors were discussed as well as advantages and disadvantages of the developed module was presented.

9

Aproksymacja funkcji trygonometrycznych w algorytmach komutacji elektronicznej napędów bezpośrednich

Góra Grzegorz, Karpiel G., Mars P., Sitek R., Goczał M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2017

|

Nr 1 (113)

15--21

PL

W przypadku funkcji trygonometrycznych, które są wykorzystywane w algorytmach komutacji elektronicznej napędów bezpośrednich już aproksymacja wielomianem stopnia drugiego pozwala na uzyskanie dobrego przybliżenia, a powstałe różnice nie muszą w niekorzystny sposób wpływać na pracę napędu. W celu przeanalizowania rezultatów aproksymacji, zaimplementowano trzy moduły sprzętowe SPWM, w których do obliczania wartości funkcji trygonometrycznych wykorzystano następujące algorytmy: CORDIC z dokładnością 16-bitową i 12-bitową oraz proponowaną aproksymację wielomianem kwadratowym. Badanie wpływu zastosowanych algorytmów na pracę silnika przeprowadzono na trzech wersjach sterownika pozycyjnego, bazujących na regulatorze typu PI, wykorzystujących wcześniej zaprojektowane bloki sprzętowe elektronicznej komutacji SPWM. Jako platformę sprzętową do budowy sterownika pozycyjnego wykorzystano układ FPGA Cyclone IV firmy Altera oraz prototyp stopnia mocy oparty na tranzystorach typu Power MOSFET. Eksperyment przeprowadzono wykorzystując trajektorię, która dobrze testuje zarówno stany statyczne jak i przejściowe o zmiennej dynamice. W podsumowaniu omówiono otrzymane różnice w rezultatach oraz przedstawiono zalety i wady zastosowania aproksymacji wielomianem kwadratowym w module elektronicznej komutacji.

EN

In the case of trigonometric functions which are utilized in the direct drives’ electronic commutation algorithms, the using of quadratic polynomial approximation allows obtaining a good approximation, and the arising differences do not adversely affect the drive operation. In order to analyze the results of approximation, the three SPWM hardware modules were implemented inside which the calculation of trigonometric functions is realized by the following algorithms: CORDIC with the accuracy of 16-bit and 12-bit, as well as the proposed quadratic polynomial. The study of the utilized algorithms impact on the drive operation was carried out on the three different positional controllers which are based on PI regulators, using pre-designed SPWM electronic commutation hardware blocks. As a hardware platform for the positional controller building, the Altera’s Cyclone IV FPGA chip and the power stage prototype based on the Power MOSFET transistors were utilized. The experiment was performed using the trajectory that tests well both static and transient with variable dynamics states. In the conclusion, the obtained differences from results were discussed as well as advantages and disadvantages of the quadratic polynomial approximation application in the electric commutation module were presented.

10

Microstructure and corrosion resistance of hf-modified NiAl layers on nickel based superalloy Ni-Cr-Co-Mo-2Ti-1.5Al

Zagórska M., Sitek R., Kamiński J., Matysiak H., Kurzydłowski K.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

307--315

EN

Article discusses examination of aluminizing and Hf modification impact on the microstructure and corrosion resistance of manufactured layers with use of CVD method on a substrate of nickel based superalloyNi-Cr-Co-Mo-2Ti-1.5Al. The effect of modification process on microstructure, phase and chemical composition and corrosion resistance of manufactured layers was examined. Corrosion resistance of base material and material with protective layers was also compared. The effect of Hf modifications on surface morphology and thickness of layers and corrosion resistance of substrate was demonstrated.

PL

Warstwy ochronne na bazie międzymetalicznej fazy NiAl stosowane są powszechnie do poprawy odporności na utlenianie wysokotemperaturowe odpowiedzialnych elementów turbin silników lotniczych. W pracy omówiono wyniki badań właściwości warstw NiAl oraz warstw NiAl modyfikowanych Hf oraz ich wpływu na mikrostrukturę podłoża - nadstopu niklu Ni-Cr-Co-Mo-2Ti-1,5Al. Procesy aluminiowania realizowano metodą CVD w atmosferze wodoru jako gazu nośnego. Przeprowadzono obserwacje mikrostruktury warstw oraz podłoża, badania składu chemicznego i fazowego warstw. Stwierdzono, że wytworzone warstwy wykazują ciągłość na całej powierzchni próbek, stabilność składu chemicznego i fazowego oraz nie wpływają na mikrostrukturę stopu.

11

Wpływ procesu aluminiowania na mikrostrukturę nadstopu niklu Inconel 713C

Zagórska M., Sitek R., Dobkowski K., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 3

120--123

PL

Warstwy ochronne na bazie międzymetalicznej fazy NiAl są stosowane do poprawy odporności na utlenianie wysokotemperaturowe odpowiedzialnych elementów turbin silników lotniczych.W pracy dyfuzyjną warstwę Ni0.58Al0.42 modyfikowaną cyrkonem wytworzono metodą CVD z par AlCl3 + ZrCl3 w atmosferze wodoru jako gazu nośnego, w temperaturze 1040°C przez 3 h, pod ciśnieniem 150 hPa na podłożu nadstopu niklu IN 713C. Wykonano badania mikrostruktury warstwy oraz jej składu chemicznego i fazowego. Zbadano także wpływ procesu aluminiowania na mikrostrukturę podłoża — nadstopu niklu IN713C. Stwierdzono, że wytworzone warstwy wykazują ciągłość na całej powierzchni próbek, stabilność składu chemicznego i fazowego oraz nie wpływają na mikrostrukturę stopu.

EN

Protective layers based on NiAl intermetallic phases are commonly used in improving high-temperature oxidation resistance of responsible aircraft engines turbine components. In this work zirconia modified diffusion layer Ni0.58Al0.42 was manufactured on nickel-based superalloy IN 713C by CVD method with the presence of AlCl3 + ZrCl3, in an atmosphere of hydrogen as a carrier gas, at a temperature of 1040°C, during 3 h and at a pressure of 150 hPa. Microstructure, chemical and phase composition of layers were studied. The influence of aluminizing process on the microstructure of substrate was also examined. It was found that obtained layers are characterized by stability of chemical and phase composition and does not change the microstructure of the substrate.

12

Warstwy aluminidkowe modyfikowane Hf wytworzone na podłożu z nadstopu niklu Inconel 740H

Zagórska M., Sitek R., Kamiński J., Mizera J., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

247--250

PL

Nadstopy niklu są powszechnie stosowanymi materiałami ze względu na swoje właściwości (m.in. żaroodporność i żarowytrzymałość). Jednak ciężkie warunki pracy elementów wykonanych z nadstopów niklu powodują zagrożenie wystąpienia m.in. korozji wysokotemperaturowej. W związku z tym jest konieczne stosowanie dodatkowej ochrony korozyjnej. W celu poprawienia właściwości nadstopów niklu wykorzystuje się ochronne warstwy powierzchniowe. Warstwy na bazie fazy międzymetalicznej NiAl charakteryzują się wysoką temperaturą topnienia, małą gęstością oraz dużą wartością modułu sprężystości. Modyfikacja warstw takimi pierwiastkami jak Hf, Zr czy Pt służy do poprawy ich adhezji oraz wytrzymałości. W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących warstw aluminidkowych modyfikowanych Hf wytworzonych na podłożu z nadstopu niklu Inconel 740H. Dyfuzyjne warstwy NiAl modyfikowane Hf wytworzono w wysokoaktywnym procesie CVD w temperaturze 1040°C, pod ciśnieniem 150 hPa, w obecności AlCl3 i w atmosferze wodoru jako gazu nośnego. W celu scharakteryzowania warstw wykonano badania mikrostruktury, składu chemicznego i fazowego. Wykonano także pomiary mikrotwardości od powierzchni oraz badania odporności korozyjnej. Wytworzone warstwy o grubości ok. 4 μm odznaczają się jednorodnością oraz ciągłością na całej długości próbek. Na powierzchni warstw stwierdzono występowanie trzech faz: AlNi3, Hf2Ni oraz (Al0,72Hf0,28)Ni3. Wykazano obecność wydzieleń bogatych w Hf zarówno na powierzchni, jak i w przekroju warstw. Wykazano również wpływ procesu aluminiowania na zwiększenie mikrotwardości na powierzchni (z poziomu 230 HV0,05 do około 370 HV0,05). Proces aluminiowania nieznacznie wpływa na niejednorodność elektrochemiczną stopu IN740H. Warstwy aluminiowane tworzą powłokę katodową na badanym materiale. Obecność warstw aluminiowanych zwiększa odporność korozyjną materiału w badanym roztworze korozyjnym.

EN

Ni-based superalloys are commonly used due to wide range of applications associated with their properties (such as heat and high-temperature creep resistance). However, hard working conditions of elements made of Ni-based superalloys cause a risk of high temperature corrosion occurrence. Simultaneously, it is necessary to apply additional corrosion protection. In order to improve corrosion properties of nickel based superalloys, protective coatings are used. Layers based on NiAl intermetallic phase exhibit high melting point, low density and high value of elastic modulus. Hf, Zr or Pt layers modification leads to the improvement of their adhesion and durability. This article presents characterization results of Hf-modified aluminide layer on nickel based superalloy Inconel 740H. Coatings were manufactured by CVD method at a temperature of 1040°C, at a pressure 150 hPa, in the presence of AlCl3 and in the atmosphere of hydrogen as a carrier gas. Microstructure observations, chemical and phase composition analysis were carried out in order to characterize NiAl layers. Microhardness measurements of the surface and corrosion resistance tests were also performed. Manufactured layers of thickness about 4 μm exhibit high homogeneity and continuity over entire samples. On the layers surface three phases has been identified: AlNi3, Hf2Ni and (Al0,72Hf0,28)Ni3. The presence of Hf-rich precipitates, both on the surface and in the cross-section of layers, was demonstrated. Aluminizing process effect on the increase of surface microhardness (from the 230 HV0,05 to about 370 HV0,05) was also shown. Moreover, aluminizing process slightly affects the electrochemical heterogenity of IN740H alloy. Hf-modified NiAl layers form compact cathode coating on the substrate, simultaneously increasing corrosion resistance of IN 740H alloy in applied corrosion solution.

13

Technologiczne właściwości mas formierskich z SiC z przeznaczeniem dla ceramicznych form odlewniczych dla przemysłu lotniczego

Wiśniewski P., Małek M., Sitek R., Matysiak H., Kurzydłowski K. J.

Szkło i Ceramika

|

2014

|

R. 65, nr 3

11--15

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań technologicznych właściwości mas formierskich z węglika krzemu przeznaczonych do otrzymywania elementów silników lotniczych metodą odlewania precyzyjnego. Całkowite stężenie fazy stałej w ceramicznych masach lejnych z SiC wynosiło 65% wag. Spoiwem konstrukcyjnym był nanokompozyt polimerowo-ceramiczny zawierający nanocząstki Al2O3 (IE). Jako spoiwo modyfikujące zastosowano wodny roztwór poli(alkoholu winylowego) (PVAL) 47-88 o ciężarze cząsteczkowym 47000 g/mol i stopniu hydrolizy 88%, który dodawano w ilościach 6, 10 i 15% w stosunku do proszku. Proszek SiC charakteryzowano z użyciem: wielkości cząstek metodą dyfrakcji laserowej, skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) oraz składu fazowego w dyfraktometrze rentgenowskim. Masy formierskie charakteryzowano pod względem: lepkości dynamicznej i względnej, gęstości, pH oraz adhezji do płyty (tzw. test płyty) oraz modelu woskowego. Pomiary te przeprowadzano przez 96 h w warunkach laboratoryjnych w temperaturze 21ºC. Otrzymane wyniki pokazały, że masy lejne w układzie SiC, nanokompozyt oraz (PVAL) charakteryzują się obiecującymi właściwościami i mają szansę zostać zastosowane do otrzymywania części silników lotniczych.

EN

In the present paper technological properties of silicon carbide slurries in manufacturing shell moulds for investment casting of aircraft turbine elements were studied. Ceramic SiC slurries with a solid concentration of 65 wt. % were applied. As a structural binder polymer nanocomposite containing nano Al2O3 was used. The poly(vinyl alcohol) (PVAL) 47-88 with molecular weight 47000 g/mol and hydrolysis degree 88%, used as a modification binder was added at different amount: 6, 10, 15 wt. %. Characterization of SiC powder was made by: grain size by laser diffraction, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray diffraction (XRD) methods. The properties of ceramic slurries such as: relative and dynamic viscosity, density, pH, plate (plate weight test) and wax adhesion were studied by a range of techniques. These measurements were taken in laboratory conditions by 96 hours at temperature 21ºC.The results shows that slurries based on SiC, nanocomposite binder and PVAL meet the investment casting requirements of aircraft turbine parts and had promising properties.

14

Wpływ dodatku glikolu poli(etylenowego) na właściwości mas lejnych do wytwarzania form ceramicznych na osnowie SiC do zastosowań w odlewnictwie precyzyjnym części turbin lotniczych

Małek M., Wiśniewski P., Matysiak H., Sitek R., Kurzydłowski K. J.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2014

|

[R.] 20, nr 1 (157)

40--49

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości technologicznych mas ceramicznych na osnowie SiC mogących znaleźć zastosowanie do produkcji form odlewniczych do odlewania precyzyjnego części turbin lotniczych. Zawiesiny ceramiczne z SiC o stężeniu 65% otrzymano w mieszadle mechanicznym z dodatkiem 6, 10, 15% wag. glikolu poli(etylenowego) spełniającego rolę spoiwa oraz upłynniacza. Przeprowadzono szereg badań materiałoznawczych dla proszku, polimeru oraz wytworzonych mas lejnych, w tym lepkość względną i dynamiczną, pomiar gęstości, pH oraz zanurzeniowy test płyty mosiężnej. Pomiary prowadzono przez 96 h.

EN

The presented paper relate the application of SiC in manufacturing shell moulds for investment casting of aircraft turbine elements. The tested shell moulds were produced through the „dip and stucco” method. Ceramic slurries with a SiC concentration of 65% wt. were applied. The polyethylene glycol was added at different ranges (6, 10, 15% wt.) as a binder and a flow agent. The characterization of SiC powder was done by Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD) methods. Properties of ceramic slurries such as: relative and dynamic viscosity, density, pH and plate weight were studied using a range of techniques. The results shows that slurries based on SiC and polyethylene glycol meet the investment casting requirements of aircraft turbine parts and have very promising properties.

15

Microstructure and properties of ultrafine grain nickel 200 after hydrostatic extrusion processes

Sitek R., Krajewski C., Kamiński J., Spychalski M., Garbacz H., Pachla W., Kurzydłowski K. J.

Materials Science Poland

|

2012

|

Vol. 30, No. 3

282--289

EN

This paper presents the results of the studies of the structure and properties of ultrafine grained nickel 200 obtained by hydrostatic extrusion processes. Microstructure was characterized by means of optical microscopy and electron transmission microscopy. Corrosion resistance was studied by impedance and potentiodynamic methods using an AutoLab PGSTAT 100 potentiostat in 0.1 M Na2SO4 solution and in acidified (by addition of H2SO4) 0.1 M NaCl solution at pH = 4.2 at room temperature. Microhardness tests were also performed. The results showed that hydrostatic extrusion produces a heterogeneous, ultrafine-grained microstructure in nickel 200. The corrosive resistance tests showed that the grain refinement by hydrostatic extrusion is accompanied by a decreased corrosive resistance of nickel 200.

16

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.

17

Wpływ obróbki cieplnej na mikrostrukturę i właściwości żaroodpornych warstw aluminidkowych wytworzonych metodą CVD na stopie niklu Inconel 100

Sitek R., Sienkiewicz J., Poręba M., Matysiak H., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 2

62--66

PL

W artykule omówiono wpływ umacniającej obróbki cieplnej na mikrostrukturę i właściwości warstw aluminidkowych wytworzonych na stopie niklu Inconel 100 w procesie wysokoaktywnego aluminiowania (CVD – Chemical Vapour Deposition) w temperaturze 950°C przez 4 h. W celu scharakteryzowania mikrostruktury warstw wykonano badania składu fazowego (XRD) i chemicznego (EDS) oraz morfologii (SEM). Wykazano, że wysokoaktywny proces aluminiowania nadstopu niklu Inconel 100 pozwala otrzymać ciągłą dyfuzyjną warstwę o grubości ok. 11 μm zawierającą fazę międzymetaliczną NiAl. Umacniająca obróbka cieplna składająca się z przesycania i starzenia elementów z warstwą NiAl w próżni powodowała wytworzenie mieszaniny faz NiAl + Ni3Al. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że warstwa poprawia odporność na utlenianie nadstopu Inconel 100 w temperaturze 950°C podczas wygrzewania do 576 h. Wykazano także, że nie obniża ona odporności na pełzanie nadstopu Inconel 100 w warunkach przyspieszonego pełzania w temperaturze 982°C przy naprężeniu 179,3 i 200 MPa.

EN

In the article influence of thermal post-processing on microstructure and properties of heat-resistant layers based on nickel aluminides were described. The layer was produced on Inconel 100 nickel alloy substrate in high activity aluminising process using the Chemical Vapour Deposition (CVD) method in temperature of 950°C with duration of 4 h. To characterise the microstructure of the produced layers the following tests were performed: phase composition test (X-Ray Diffraction – XRD), chemical composition test (Energy Dispersive Spectrometry – EDS), and morphology test (Scanning Electron Microscopy – SEM). It was found that Inconel 100 nickel alloy high-activity aluminising process allows to obtain a continuous diffusive layer containing an intermetallic phase NiAl of ca. 11 μm thickness. The post-processing heat treatment in of components with NiAl layers performed in the vacuum furnace allows to create a mixture of phases NiAl + Ni3Al. The results of the performed research works bring conclusion that the layers created at temperature of 950°C with duration of up to 576 hours allow to improve oxidation resistance of Inconel 100 nickel alloy. Additionally, it was found that they do not impair Inconel 100 nickel superalloy creep resistance at the accelerated creep conditions in the temperature of 982°C with the applied stress of 179.3 MPa and 200 MPa.

18

Wpływ rozdrobnienia ziarna na odporność korozyjną niklu 200

Krajewski C., Sitek R., Ura-Bińczyk E., Pachla W., Matysiak H., Garbacz H., Kurzydłowski K. J.

Ochrona przed Korozją

|

2011

|

nr 6

298-300

PL

Rozdrobnienie ziarna jest jedną z efektywnych metod kształtowania właściwości materiałów. Zmniejszenie rozmiarów ziaren przyczynia się między innymi do wzrostu wytrzymałości i zwiększenia reaktywności. Publikacje na temat odporności korozyjnej materiałów o małej wielkości ziaren przedstawiają odmienne wnioski - niekiedy korozja zachodzi szybciej, niekiedy wolniej. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań prowadzonych na niklu 200 po procesach wyciskania hydrostatycznego. Scharakteryzowano mikrostrukturę, wykonano pomiary mikrotwardości oraz zbadano odporność korozyjną. Wykazano, że metoda wyciskania hydrostatycznego umożliwia otrzymanie ultra-drobnoziarnistego niklu, czemu towarzyszy znaczny wzrost mikrotwardości. Badania odporności korozyjnej wykazały, że rozdrobnienie ziarna wpływa niekorzystnie na odporność korozyjną niklu.

EN

Grain refinement is effective method of strengthening of metals. Reduction of grain size increases strength and reactivity. Publications on the corrosion resistance of fine grained metals differ in conclusions - sometimes corrosion proceeds faster, sometimes slower. This paper presents the results of research carried out on Nickel 200 after hydrostatic extrusion. The microstructure, microhardness and corrosion resistance were examined of the samples subjected to this process. It was found that the hydrostatic extrusion results in ultrafine grained nickel structure and is accompanied by a signifi -cant increase in microhardness. The study also shows that the grain refinement has a negative influence on the corrosion resistance of nickel.

19

Structure and properties of iron aluminide layers fabricated by the chemical vapour deposition on 316L steel

Sitek R., Kamiński J., Sallot P., Kurzydłowski K. J.

Materials Science Poland

|

2010

|

Vol. 28, No. 1

163--172

EN

The paper presents results of studies of structure and properties of the NiAl + FeAl type diffusion layers fabricated on 316L steel (00H17N14M2) by the chemical vapour deposition using aluminium chloride (AlCl3) in a hydrogen atmosphere as a carrier gas. The layers were examined using light and scanning electron microscopy. Chemical composition analyses were carried out by EDS and phase content was investigated by XRD. Corrosion resistance was tested using the potentiodynamic method in 0.5 M NaCl, and layer/structure adhesion was tested by the scratch test. The results obtained indicate that the 50 žm thick layers fabricated on the 316L steel substrate show very good adhesion combined with very good corrosion resistance.

20

Mikrostruktura warstw aluminidkowych wytworzonych w procesie CVD na podłożu z nadstopu niklu Inconel 713C

Kosieniak E., Sitek R., Zdunek J., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1042-1045

PL

W artykule omówiono procesy nakładania aluminidkowych warstw typu: NiAl + Ni3Al wytworzonych metodą CVD w procesie nisko- i wysokoaktywnym na podłożu nadstopu niklu Inconel 713C. Grubość warstw, ich mikrostrukturę oraz mikrostrukturę materiału podłoża określono na przekroju poprzecznym za pomocą mikroskopu świetlnego oraz skaningowego elektronowego (SEM). Skład chemiczny warstwy oraz materiału podłoża określono również na przekroju poprzecznym za pomocą spektrometru EDS. Skład fazowy zbadano metodą rentgenowskiej analizy fazowej (XRD). Topografia powierzchni została scharakteryzowana za pomocą profilometru skaningowego firmy VEECO. Udział objętościowy oraz kształt fazy y' określono za pomocą metod analizy obrazu w programie ImageProAnalyzer. Twardość materiału bazowego oraz otrzymanych warstw wierzchnich określono za pomocą makro- i mikrotwardościomierza na przekroju poprzecznym. Otrzymane wyniki wskazały na zróżnicowaną grubość warstw otrzymanych w procesie nisko- i wysokoaktywnym. Stwierdzono, że proces kształtowania, aluminidkowej warstwy NiAl może mieć wpływ na morfologię koherentnej fazy y' a to z kolei może się przekładać na właściwości mechaniczne oraz wytrzymałość na pełzanie w wysokiej temperaturze.

EN

Aluminide surface layers on Inconel 713C Ni-base superalloy obtained by low- and high-activity CVD processes were described. The thickness of the layers and their microstructure and of base material were studied on crosssections using light and scanning electron (SEM) microscopes. Analyses of chemical composition were carried out on the cross-sections by EDS spectrometer and the phase content was investigated by X-ray diffraction (XRD). The surface topography was characterized using VEECO scanning profile meter. The volume fraction of y' precipitates has been calculated and their shape was described using processing software. The hardness and microhardness by the Vickers method was determined for base material and on cross-sections of the layers. The results obtained showed the difference in the thickness of layers obtained in low- and high-activity CVD processes. The X-ray diffraction analyses showed that the basic phase component of the layers is NiAl intermetallic phase. It has been also found that the CVD method used here allows controlling morphology and average size of !? precipitates in aluminide surface layers on Inconel 713 and in turn to tune-up their mechanical properties and creep resistance.