Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of FSP technology in formation process of composite microstructure in AlZn5.5MgCu aluminium alloy surface layer reinforced with SiC particles

Iwaszko J., Kudła K., Fila K., Caban R.

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 1

51--56

EN

In this study an effort was made to form a composite microstructure in the surface layer of the AlZn5.5MgCu aluminium alloy using FSP technology by introducing SiC particles to the alloy. In the experiment the multi-chamber solution was used, which consists in placing SiC powder in chambers separated one from another, cut into the modified material, perpendicular to the sample surface. To perform the friction stir processing a tool with a threaded pin was used. Evaluation of the surface treatment effects was carried out by means of both light and scanning electron microscopy. In addition EDS analysis was performed as well as a comparative measurement of hardness. The conducted examinations showed strong refinement of the of aluminium alloy structure and intense dispersion of the SiC particles in the surface layer of the material, resulting in the formation of a metal-ceramics type composite microstructure. The presence of SiC particles was found in both the stirred zone (SZ) and the thermo-mechanically affected zone (TMAZ). The consequence of the strong refinement of the microstructure and the introduction of SiC particles was a considerable increase in the hardness of the surface layer of the modified material. The performed experiment showed the effectiveness of the applied multi-chamber technology and the possibility to create a composite microstructure in the surface layer of the AlZn5.5MgCu aluminium alloy.

PL

W pracy podjęto próbę wytworzenia mikrostruktury kompozytowej w warstwie wierzchniej stopu aluminium AlZn5.5MgCu za pomocą technologii FSP (Friction Stir Processing) poprzez wprowadzanie do stopu cząstek SiC. W eksperymencie wykorzystano technologię wielokomorową FSP, polegającą na umieszczeniu proszku SiC w odseparowanych od siebie komorach wydrążonych w materiale modyfikowanym prostopadle do powierzchni próbki. Do przeprowadzenia obróbki tarciowej zastosowano narzędzie z gwintowanym trzpieniem. Ocenę efektów obróbki powierzchniowej wykonano za pomocą mikroskopii świetlnej i skaningowej mikroskopii elektronowej. Wykonano także analizę EDS oraz porównawczy pomiar twardości. Przeprowadzone badania wykazały silne rozdrobnienie mikrostruktury stopu aluminium oraz intensywne rozproszenie cząstek SiC w warstwie wierzchniej materiału, skutkujące powstaniem mikrostruktury kompozytowej typu metal-ceramika. Obecność cząstek SiC ujawniono zarówno w strefie wymieszania SZ (stirred zone), jak i w strefie dkształcenia termomechanicznego TMAZ (thermo-mechanically affected zone). Konsekwencją silnego rozdrobnienia mikrostruktury oraz wprowadzenia cząstek SiC był znaczący wzrost twardości warstwy wierzchniej materiału modyfikowanego. Przeprowadzone badania wykazały skuteczność zastosowanej technologii wielokomorowej i możliwość wytworzenia mikrostruktury kompozytowej w warstwie wierzchniej stopu aluminium AlZn5.5MgCu.

2

Structural examinations of wood-polymer composites

Caban R., Bałaga Z.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 3

119--122

EN

This paper presents the results of examinations of wood-polymer composites based on mixed polypropylene (PP) and sawdust. Composites with a different volumetric content of wood were prepared (25, 50 and 70% filler). Injection molding technology was used to obtain the research samples. The authors also employed X-ray diffraction, an optical microscope and a transmission scanning microscope. Based on the X-ray diffraction analysis, the presence of several polymorphic forms of the polypropylene were found in the composites used in the study. The crystalline fraction of the matrix in the studied composites is composed of an α phase which crystallizes in a monoclinic lattice and a β phase which crystallizes in a hexagonal system. Microscopic analysis revealed irregular distribution of the wood particles in the matrix of the tested composites.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań struktury kompozytów polimer-drewno, gdzie jako napełniacz wykorzystano trociny drzew liściastych i iglastych. Osnowę kompozytu stanowił termoplastyczny polipropylen. Do badań przygotowano kompozyty o różnej frakcji zastosowanych trocin i zmieniającą się zawartością napełniacza (25, 50 oraz 70% obj.). Próbki przygotowano z wykorzystaniem technologii wtryskiwania. Do badań wykorzystano dyfraktometr rentgenowski oraz mikroskopię optyczną i elektronową mikroskopię skaningową. Przeprowadzone badania rentgenowskie pozwoliły zidentyfikować fazy krystaliczne występujące w polimerowej osnowie. Widoczne na dyfraktogramach refleksy dyfrakcyjne pochodzą od odmian polimorficznych polipropylenu: α (jednoskośna) i β (heksagonalna). Analiza mikroskopowa wykazała nierównomierne rozmieszczenie cząstek drewna w osnowie badanych kompozytów.

3

Analiza DMTA i DSC poli(chlorku winylu) z dodatkiem bieli tytanowej po procesie starzenia

Gnatowski A., Wawrzyniak J., Caban R.

Przemysł Chemiczny

|

2011

|

T. 90, nr 4

610-612

4

Analiza zmian właściwości termicznych i struktury kompozytu poliamidu 6 z kulkami szklanymi po procesie wygrzewania

Gnatowski A., Caban R., Bałaga Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

417-420

PL

Właściwości wyrobów z kompozytów polimerowych zależą w znacznym stopniu od typu napełniacza, właściwości polimeru, warunków przetwórstwa, a także od procesu obróbki cieplnej. W artykule przedstawiono wyniki badań zmiany właściwości termicznych, struktury, barwy i połysku po procesie wygrzewania kompozytu poliamidu 6 z kulkami szklanymi. Badania właściwości termicznych przeprowadzono metodą DSC. Strukturę obserwowano za pomocą mikroskopu świetlnego do badań w świetle przechodzącym i spolaryzowanym. Zmiany barwy określono metodą CIELab, a połysku w zakresie kąta odbicia 20 i 60°C. Badania przeprowadzono na próbkach wytworzonych metodą wtryskiwania przy optymalnych parametrach przetwórstwa. Próbki do badań wytworzono za pomocą wtryskarki Krauss-Maffei (KM65-160C1). Termogramy DSC badanych materiałów przedstawiono na rysunku 2. Stwierdzono wpływ wygrzewania na stopień krystaliczności, którego wartość zwiększa się po procesie wygrzewania oraz zmiany zakresu temperatury topnienia fazy krystalicznej. Określono również zmiany zakresu temperatury krystalizacji badanego kompozytu po wygrzewaniu oraz wartości temperatury, przy której krystalizacja zachodzi najintensywniej. W pomiarach barwy uzyskano zwiększenie jasności po procesie wygrzewania. Określono charakter zmian wartości współrzędnych a i b badanych materiałów po procesie wygrzewania, który wskazuje na istotny wpływ obróbki cieplnej na zmianę barwy (tab. 2).

EN

Properties of products made of polymer composites depend largely on the type of filler, polymer properties, processing conditions and the type of heat processing. The paper presents the results of the investigations of changes of thermal properties, structure, colour and gloss after the annealing of a composite of polyamide 6 with glass balls. The investigations of thermal properties were carried out by means of DSC method. The structure was observed by means of an light microscope for the investigations in the transmitted and polarized light. The changes in colour were determined by means of the CIELab method, whereas the lustre was observed at the angle of reflection of 20 and 60°. The samples obtained with the method of injection with optimal processing parameters were used during the investigations. The samples for the investigations were obtained by means of Krauss-Maffei (KM65-160C1) injection moulding machine. The DSC thermograms for the materials included in the study are presented in Figure 2. The effect of annealing on the degree of crystallinity was found, with its value rising after the process of annealing. Changes in the melting point of crystalline phase and changes in the temperature of crystallization of the composites after annealing and the temperature at which crystallization occurs the most intensively were also determined. The colour measurements revealed an increase in the value of brightness after the proces of annealing. The character of changes in the values of a and b coordinates of the materials after the process of annealing was identified, which points to an essential effect of heat treatment on the changes in colour (Tab. 2).

5

Analiza zmian właściwości dynamicznych i termicznych ABS z dodatkiem barwnika po procesach starzenia

Caban R., Bałaga Z., Gnatowski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 2

175-178

PL

Właściwości wyrobów z materiałów polimerowych zależą w znacznym stopniu od typu komponentów, warunków przetwórstwa, a także od procesów starzenia polimerów. W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości dynamicznych i termicznych akrylonitryl-butadien-styrenu (ABS) z dodatkiem barwnika. Metodą DMTA określono wartości modułu zachowawczego i tangensa strat mechanicznych. Badania właściwości termicznych przeprowadzono metodą DSC. Badania przeprowadzono dla ABS oraz ABS z dodatkiem 2% barwnika. Próbki do badań wytworzono za pomocą wtryskarki Krauss-Maffei (KM65-160C1). Na części materiału badawczego przeprowadzono proces starzenia promieniami UV oraz w niskiej temperaturze. Właściwości dynamiczne badano z wykorzystaniem urządzenia DMA 242 firmy Netzsch. Badania właściwości termicznych wykonano metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej, wykorzystując urządzenie DSC 200 Phox firmy Netzsch. Charakter zmian modułu zachowawczego i tangensa strat mechanicznych ABS po procesach starzenia zależny jest od zawartości barwnika. Zastosowanie barwnika do ABS w ilości 2% powoduje zmiany wartości modułu zachowawczego i tangensa strat mechanicznych w funkcji zmiany temperatury oraz częstotliwości drgań. W przeprowadzonych badaniach właściwości dynamicznych metodą DMTA zarejestrowano niższe wartości modułu zachowawczego badanych materiałów zarówno po starzeniu promieniami UV, jak i po starzeniu w niskiej temperaturze (rys. 1, 2). Termogramy DSC badanych materiałów przedstawiono na rysunku 3. Stwierdzono wpływ starzenia na temperaturę zeszklenia (styren/akrylonitryl), której wartość maleje po starzeniu promieniami UV zarówno w przypadku ABS, jak i ABS z dodatkiem barwnika.

EN

The properties of product of the polymer materials depend significantly on the type of the components, conditions of the processing and also on the process of polymer ageing. In this work, investigation results for acrylonitrile- butadiene-styrene (ABS) with the 2% of dye addiction have been presented. The results of research of dynamical and thermal properties of ABS were presented. Determination of the influence of the dye content and frequency on dynamical properties of ABS is the aim of this work. DMTA method was used to determine the influence of a dye content and frequency on dynamical properties of ABS. Using this equipment, dynamical properties of acrylonitrile- butadiene-styrene with the dye addiction in relation to the temperature and frequency were determined. Investigations of the glass transition temperature by means of DSC method in this work have been conducted. Samples for investigations were prepared by means of injection with Krauss-Maffei injection machine (KM65-160C1 type). Part of the material was processed by ultraviolet radiation and in the low temperature ageing. The dynamic properties of all the samples were analyzed using a DMA 242 by Netzsh. The thermal properties were analyzed using a DSC 200 PC Phox by Netzsch. The highest value of the storage modulus for ABS with the dye addiction was obtained for the sample before ultraviolet radiation ageing and in the low temperature ageing. The similar dependence was obtained for samples of ABS. In this case, the significant decrease of the storage modulus was registered for samples after ultraviolet radiation ageing (Fig. 1, 2). With the increase of the temperature, the storage modulus decreases. The DSC thermograms are shown in Figure 3. The DSC investigations prove the decrease in the glass transition temperature of styrene/acrylonitrile for the samples of ABS and ABS with the dye addiction after ultraviolet radiation ageing.

6

Badania struktury obszarów łączenia strumieni tworzywa w wypraskach z poliamidu

Jaruga T., Caban R., Szamański D.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Chemia

|

2009

|

z. 20 [263]

59-62

PL

Jako wniosek utylitarny z przeprowadzonych badań sformułować można zalecenie odnośnie wtryskiwania wyprasek zawierających obszary łączenia strumieni tworzywa. Otóż dla uzyskania krótszych obszarów łączenia strumieni tworzywa i w konsekwencji poprawienia właściwości mechanicznych wyrobów z tworzyw kompozytowych zaleca się stosowanie możliwie wysokich wartości temperatury wtryskiwania.

7

Wpływ obróbki cieplnej na właściwości termiczne kompatybilizowanych mieszanin polimerów

Caban R., Gnatowski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 6

977-980

PL

Mieszaniny polimerowe są atrakcyjną alternatywą dla wytwarzania nowych materiałów polimerowych o pożądanych właściwościach, bez konieczności syntezy całkowicie nowego materiału. Właściwości mieszanin polimerowych zależą w znacznym stopniu od typu komponentów, metody mieszania, a także od kolejności dodawania składników. Mieszając polimery można modyfikować pewne własności polimerów, głównie fizyczne. W artykule przedstawiono wyniki badań termicznych właściwości mieszanin poliamidu (PA6) z polipropylenem (PP). Jako kompatybilizatora użyto poliwinylopirolidon (PWP). Badaniom poddano mieszaniny zawierające 30, 50 i 70% poliamidu w stosunku do polipropylenu kompatybilizowanych poliwinylopirolidonem (2% PWP). Próbki do badań wytworzono za pomocą wtryskarki Krauss-Maffei (KM65-160C1). Na części materiału badawczego wykonano obróbkę cieplną polegającą na wygrzewaniu w temperaturze 160°C. Badania właściwości termicznych wykonano metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej, wykorzystując urządzenie DSC 200 Phox firmy Netzsch. Pomiary prowadzono stosując dwie różne szybkości nagrzewania: 5 i 10 °C/min. Termogramy DSC badanych materiałów przedstawiono na rysunkach 1÷3. Termiczne parametry takie jak: temperatura topnienia (Tt), entalpia topnienia (?H) oraz stopień krystaliczności badanych próbek przedstawiono w tabelach 1, 2. Stopień krystaliczności zależy od udziału składników w mieszaninie. W miarę wzrostu ilości polipropylenu zwiększa się udział faz krystalicznych w mieszaninie, co prowadzi do wzrostu wartości stopnia krystaliczności. Analizując wyniki stopnia krystaliczności zamieszczone w tabelach 1 i 2 można zauważyć korzystny wpływ obróbki cieplnej. W przypadku wszystkich badanych próbek po wygrzewaniu uzyskano wyższe wartości stopnia krystaliczności.

EN

Polymer blending is an attractive alternative for producing new polymeric materials with desirable properties without having to synthesize a totally New material. The properties of the polymer blends depend significantly on the type of the components and also on the mixing method including the order of the components adding. Mixing polymers one can modify certain properties, mainly physical. In this work, investigation results for mixtures of polyamide 6 with polypropylene have been presented. As chemical coupling and compatibilizing agent, Poliwinylpirrolidone has been applied. Blends with content of 30, 50 and 70% of polyamide in relation to the polypropylene with compatibilization agent (Poliwinylpirrolidone) in quantity of 2% have been produced. Samples for investigations were prepared by means of injection with Krauss-Maffei injection machine (KM65-160C1 type). Part of the material was processed by heat treatment in the form of soaking at the temperature of 160°C in the air. Soaking rate amounted to 0,015°C/s, soaking time 900 s per mm of the sample thickness, cooling rate 0,010°C/s. The thermal properties of all the samples were analyzed using a DSC 200 PC Phox by Netzsch. The heating rates applied were 5 and 10°C/min. The DSC thermograms are shown in Figures 1÷3. Thermal parameters such as: melting temperature (Tt), heat of fusion (?H) and the degree of crystallinity of the studied samples are reported in Table 1, 2. The degree of crystallinity depend on the content components. The degree of crystallinity of the polymer blends increase as PP content in mixtures. From the analysis of the crystallinity degree compared in the Tables 1, 2 it results that soaking causes the increase in crystallinity phase fraction which occur in polymeric components of the investigated blends.

8

Właściwości termiczne kompozytów na osnowie polipropylenu z włóknem szklanym

Caban R., Nitkiewicz Z., Kwiatkowski D.

Kompozyty

|

2007

|

R. 7, nr 3

145-148

PL

Przeanalizowano wpływ zawartości włókna szklanego na stopień krystaliczności i właściwości termiczne kompozytów na osnowie polipropylenu. Badaniom poddano polipropylen oraz kompozyty o zawartości 15 i 25% włókna szklanego. Przeprowadzono badania metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Badania wykonano na urządzeniu DSC 200 PC Phox firmy Netzsch. Próbki (ok. 10 mg) ogrzano do temperatury 190°C, wytrzymano je w tej temperaturze przez 4 min w celu wyeliminowania termicznej historii materiału. Następnie próbki schłodzono do temperatury krystalizacji Tk osnowy. Badania prowadzono w atmosferze azotu z szybkością skanowania 10, 20 i 30°C/min. Po krystalizacji próbki były ogrzewane do temperatury topnienia osnowy kompozytów. Temperaturę topnienia Tt i krystaliczność kompozytów wyznaczono dla maksymalnej powierzchni endotermicznego piku. Stopień krystaliczności kompozytów obniża się wraz ze wzrostem zawartości włókien szklanych w badanych kompozytach.

EN

The effect of glass fibre content on degree of crystallinity and thermal properties of polypropylene composites has been examined. The polypropylene and its composites filled with 15 and 25% of the glass fibre have been tested. The study has been carried out by means of the differential scanning calorymetry (DSC). The thermal analysis measurements were performed using a DSC 200 PC Phox by Netzch. The samples of about 10 mg were heated to 190°C at then held for 4 min in order to eliminate any thermal history in the material. Then the samples were cooled to the crystallization temperature Tk. The experiments were carried out in nitrogen atmosphere and the scans were obtained at 10, 20 and 30°C/min. After crystallization, the samples were heated to the melting point of the matrix composites. The melting temperatures Tt and the degree of crystallinity of the composites were obtained from the maximum and the area of the endothermic peaks. The degree of crystallinity of the composites decrease as fibre content increases.

9

Investigations of the structure of composites of PP/GF by means of X-ray methods

Caban R., Nitkiewicz Z.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 23, nr 1

55-58

EN

Purpose: This work aimed to identify the crystalline phases which appear in polymeric matrix as well as to determine the degree of crystallinity for composites based on the matrix of polypropylene reinforced with glass fibre. Moreover, the value of Lp (large period) of supermolecular structure in lamellar polypropylene has also been determined. Design/methodology/approach: X-ray structural investigations of composites based on polypropylene matrix reinforced by glass fibre have been performed by means of X-ray diffraction (XRD) and small angle X-ray scattering (SAXS). Findings: For investigated composites the presence of several types of polymorphous polypropylene has been found. The crystalline part of the matrix for the investigated composites is composed of alpha phase which crystallizes in monoclinic lattice and beta phase which crystallizes in hexagonal system. Moreover, it has been found that amorphous phase in the investigated composites is made of strongly oriented smectic phase of polypropylene. Research limitations/implications: Continuation of the investigations by means of X-ray methods will enable an in-depth analysis and recognition of the structure of polymeric composites on the molecular and supermolecular level. Originality/value: The work identified crystalline phases of polypropylene which made up the matrix for the investigated composites and the value of large period for supermolecular lamellar structure of polypropylene.