Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Residual Life of Boiler Pressure Parts Made of the 13CrMo4-5 Steel after Long-Term Operation in a Creep Conditions

Dziuba-Kałuża M., Zieliński A., Dobrzański J., Sroka M., Urbańczyk P., Śliwa A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 2

889--897

EN

This paper presents the method for determination of the time of further safe service for welded joints of boiler components after exceeding the design work time. The evaluation of the life of the parent material and its welded joints was performed. Microstructure investigations using a scanning electron microscope, investigations of strength properties, impact testing, hardness measurements and abridged creep tests of the basic material and welded joints were carried out. The investigations described in this paper allowed the time of further safe service of the examined components made of 13CrMo4-5 steel to be determined. The method for determination of the time of safe service of boiler components working under creep conditions allows their operation beyond the design service life. The obtained results of investigations are part of the materials database developed by the Institute for Ferrous Metallurgy.

2

Przemysł materiałów ogniotrwałych – problematyka badań i rozwoju

Czechowski J., Witek J., Śliwa A.

Szkło i Ceramika

|

2017

|

R. 68, nr 2

26--27

3

Badania wpływu topionego klinkieru magnezjowego na właściwości magnezjowych wyrobów ogniotrwałych

Kusiorowski R., Śliwa A.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2017

|

R. 10, nr 28

38--49

PL

W artykule scharakteryzowano wybrane, komercyjnie dostępne topione klinkiery magnezjowe i ich wpływ jako czynnika modyfikującego skład zasadowych materiałów ogniotrwałych. Przedstawiono właściwości i mikrostrukturę serii otrzymanych tworzyw, które różniły się zawartością topionego MgO (od 0 do 100%), wprowadzanego do masy ceramicznej. Stwierdzono wzrost wytrzymałości mechanicznej oraz spadek porowatości otwartej uzyskanych tworzyw na bazie topionej magnezji. Wykazano również poprawę odporności na wstrząsy cieplne przy częściowym zastępowaniu klinkieru spiekanego.

EN

Properties of two commercially available fused magnesia clinkers and the impact of this raw material as a modifying agent of magnesia refractories were studied. The basic properties and microstructure of the obtained materials with different amount of fused magnesia previously introduced to ceramic masses were presented. The amount of fused magnesia was at the level from 0 to 100 wt%. The increase of mechanical strength as well as the decrease of open porosity were observed for materials with fused magnesia. In the case of partial substitution of sintered magnesia, an improvement of thermal shock resistance was also noticed.

4

Wytwarzanie ceramiki SiC metodą odlewania żelowego z wykorzystaniem układu żelującego Sizol-chlorek amonu

Psiuk B., Lipowska B., Czechowska K., Gerle A., Stanek M., Śliwa A.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 3

243--251

PL

Artykuł dotyczy prac nad otrzymaniem tworzywa z SiC na drodze odlewania żelowego (ang. gel-casting) w oparciu o zawiesinę, w której dyspergatorem był zol krzemionkowy. Bazując na drobnych frakcjach SiC, uzyskano tworzywo drobnoporowate o wysokiej porowatości otwartej. Po wypaleniu w 600 °C w atmosferze powietrza ceramika charakteryzowała się wytrzymałością na zginanie bliską 10 MPa. Wypalenie próbki w temperaturze 1600 °C w atmosferze azotu dało wynik wytrzymałości przekraczający 50 MPa.

EN

The article concerns works aimed at obtaining a silicon carbide material by the gelcasting method, based on a suspension in which the dispersing agent is a silica sol. Based on fine SiC fractions, a fine-porous material of high open porosity was obtained. After firing at 600 °C in air, a ceramic material’s bending strength was nearly 10 MPa. Firing the sample at 1600 °C in nitrogen resulted in an increase of the strength value to more than 50 MPa.

5

Application of the Finite Elements Method for computer simulation of properties of surface layers

Śliwa A.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2017

|

Vol. 86, nr 2

56--85

EN

Purpose: The work presents the application of the Finite Elements Method in a computer simulation whose aim is to determine the properties of PVD and CVD coatings on various substrates and to optimise parameters of a laser surface treatment process of surface layers of tool steels. Design/methodology/approach: The article discusses the application of the finite elements method for simulating the determination of stresses and microhardness of Ti+TiN, Ti+Ti(CN) and Ti+TiC coatings obtained in a magnetron PVD process on a substrate of sinter high-speed steel, of Ti/Ti(C,N)/CrN, Ti/Ti(C, N)/(Ti, Al)N, Ti/(Ti, Si)N/(Ti, Si)N, Cr/ CrN/CrN, Cr/CrN/TiN and Ti/DLC/DLC coatings obtained in a PVD and CVD process on magnesium alloys, of graded and monolayer coatings (Ti, Al)N, Ti(C,N) produced with the PVD arc technique on a substrate of sintered carbides, cermets and oxide tool ceramics and tool steel remelted and alloyed with a high-performance diode laser (HPDL). Modeling of stresses was performed with the help of finite element method in ANSYS and MARC environment, and the experimental values of stresses were determined based on the sin2Ψ. Findings: The models presented satisfy the assumed criteria, and they can be applied for the determination of properties of surface layers and optimisation of PVD and CVD processes and laser alloying and remelting. The results of a computer simulation correlate with experimental results. The models developed allow to largely eliminate costly, timeconsuming and specialist experiments which have to be done during investigations for the benefit of computer simulations. Research limitations/implications: To be able to assess the possibility of application of surface layers, a computer simulation of other properties of coatings has to be additionally carried out, and a strength analysis has to be made of other coatings coated onto various substrate materials. Originality/value: value Computer simulation and modelling is an interdisciplinary field necessary for the development of science and technology, enabling to perform direct visualisation of properties, which cannot be identified in experimental observations. The purpose of computer simulation and modelling is to improve the ability to predict results and to optimise solutions.

6

Wpływ procesu impregnacji na mikrostrukturę tworzywa ogniotrwałego

Pochwała T., Śliwa A., Wala T.

Szkło i Ceramika

|

2016

|

R. 67, nr 4

6--9

PL

W pracy zaprezentowano możliwości osiągania korzystnych zmian mikrostruktury wyrobów ogniotrwałych, wynikające z zastosowania niestandardowej operacji technologicznej, jaką jest nasycanie. Nasycanie glinokrzemianowych materiałów wypalanych lejnymi zawiesinami tlenku glinu powoduje zmiany parametrów mikrostruktury, polegające na redukcji porowatości otwartej, zmniejszeniu mediany rozkładu średnic porów i średniej średnicy porów odpowiednio o 86,6% i 71,1%. Zastosowanie procesu impregnacji umożliwia uzyskanie materiałów glinokrzemianowych o udziale porów o średnicach poniżej 1 μm, na poziomie 42%. Skutkiem zmian mikrostruktury powinien być wzrost odporności korozyjno-erozyjnej tworzyw na działanie agresywnych czynników niszczących. Zaproponowano obszar stosowania ulepszonych materiałów ogniotrwałych.

EN

The work presents the possibilities of achieving the favourable microstructural changes of refractory products resulting from the application of non-standard technological operation, during the impregnation proccess. Impregnation of aluminosilicate fired materials with castable suspensions of alumina powder causes microstructural parameters changes, comprising of open porosity, the reduction of pore diameter distribution median and average pore diameter by 86,6% and 71,1%, respectively. The application of the impregnation process enables obtaining aluminosilicate materials with a 42% shore of pores having diameters less than 1 μm. The microstructural changes result should increase the resistance of corrosive and erosive materials to aggressive destructive factors. An area of application for the improved refractory materials have been suggested.

7

Wpływ modyfikacji kruszyw porowatych na efektywność oczyszczania ścieków na złożach biologicznych

Łobos-Moysa E., Bodzek M., Śliwa A.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 2

693--698

PL

Złoża biologiczne stają się obecnie coraz bardzie popularne jako małe oczyszczalnie. Wzrost ich popularności jest spowodowany stosowaniem materiałów o dużej powierzchni, ale jednocześnie lekkich. W badaniach porównano pracę dwóch modelowych zanurzonych złóż biologicznych z kruszywem ceramicznym oraz kruszywem ceramicznym modyfikowanym. Efektywność procesu określona na podstawie szybkości powstawania biofilmu, ilości biomasy oraz jakości oczyszczonych ścieków (ChZT, BZT5, OWO, związki biogenne). Badania wykazały większą przydatność złoża modyfikowanego do hodowli błony biologicznej, a tym samym do oczyszczania ścieków.

EN

Biological beds are now becoming more and more popular as small wastewater treatment plant. Increase their popularity is due to the use of materials with large surface and light. In the study compares the work of two model biological beds with using ceramic aggregates and modified ceramic aggregates. The efficiency of the biodegradation process determined on the basis of the biofilm formation, biomass growth and quality of treated wastewater (COD, BOD5, TOC, biogenic compounds). Research showed that modified porous aggregates are more suitable for the growth of biofilm and thus to wastewater treatment.

8

Quality of experience in the context of mobile applications

Nawrocki P., Śliwa A.

Computer Science

|

2016

|

Vol. 17 (3)

371--385

EN

Mobile devices are among the most-popular means of browsing the Internet, sending and receiving e-mail, and sharing content on social networks. People use mobile devices and the applications installed on them in different situations throughout the day. In order to ensure that users are satisfied with a mobile application, its author has to ensure a high Quality of Experience level. The problem of automatic evaluation of the QoE parameter is a very interesting research area. Quality of Experience is a broad issue and requires the analysis of many aspects not only graphical user interfaces but also, inter alia, Quality of Service and user ratings.

9

Structure and properties of the tool ceramics with hard wear resistant coatings

Pakuła D., Staszuk M., Gołombek K., Śliwa A., Mikuła J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 3

1265--1270

EN

This work presents studies of the structure and functional properties of coatings deposited onto indexable inserts made of nitride and sialon tool ceramics with the required properties, i.e. high adhesion, niicrohardness. high resistance to abrasive and diffusion wear in working conditions of high-performance cuttings tools. In the present paper the results of the investigations of the structure, texture, mechanical and functional properties of the Ti(C,N), (Ti.Al)N, Ti(C.N)+(Ti,Al)N coatings were presented. The 80% increase in the hardness of the coatings in comparison to the substrate material was reported. Test coatings are characterized by good adhesion to the substrate. The maximum Lc load of (Ti A1)N coat applied to the substrate from the nitride ceramics is equal to 42 N. In the studied coatings compressive stresses were found. The results of mechanical properties investigations, especially tribological ones correlate with the results of exploitation tests carried out during the cutting test.

10

Internal stresses in PVD coated tool composites

Śliwa A., Mikuła J., Gołombek K., Kwaśny W., Pakuła D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 3

1371--1378

EN

The aim of work is the investigation of the internal stresses in PVD coated metal matrix composites (MMC). Sintered MMC substrate is composed of the matrix with the chemical composition corresponding to the high-speed steel, reinforced with the TiC type hard carbide phase. Functionally graded composition of MMC providing of high ductility characteristic of steel in the core zone as well as high hardness characteristic of cemented carbides in the surface zone. Internal stresses were determined with use of finite element method in ANSYS environment. The reason of undertaking the work is necessity of develop the research of internal stresses, occurring in the coating, as well as in the adhesion zone of coating and substrate, which makes it possible to draw valuable conclusions concerning engineering process of the advisable structure and chemical composition of coatings. The investigations were carried out on cutting tools models containing defined zones differing in chemical composition. Modelled materials were characteristic of chemical composition corresponding to the high-speed steel at the core, reinforced with the TiC type hard carbide phase with the growing fraction of these phases in the outward direction from the core to the surface, additionally coated with (Ti,Al)N or Ti(C.N) functionally graded PVD coatings. Results of determined internal stresses were compared with the results calculated using experimental X-ray sin2ψ method. It was demonstrated, that the presented model meets the initial criteria, which gives ground to the assumption about its utility for determining the stresses in coatings as well as in functionally graded sintered materials. The results of computer simulations correlate with the experimental results.

11

Forecasting the Particle Diameter Size Distribution in P92 (X10CrWMoVNb9-2) Steel After Long-Term Ageing at 600 and 650°C

Zieliński A., Sroka M., Miczka M., Śliwa A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

753--760

EN

The investigations on microstructure of P92 steel in the as-received condition and after 105h ageing at 600 and 650°C were carried out. For the recorded images of microstructure, the quantitative analysis of precipitates was performed. On that basis, a statistical analysis of collected data was made with the aim of estimating parameters of selected theoretical statistical distribution. Then, the forecast for average precipitate diameter and standard deviation of such a distribution for the time of 1,5*105h at 600 and 650°C was calculated. The obtained results of investigations confirm the possibility of using, in evaluation of degradation degree for materials in use, the forecasting methods derived from mathematical statistics, in particular the theory of stochastic processes and methods of forecasting by analogy.

12

Finite Element Prediction for the Internal Stresses of (Ti,Al)N Coatings

Żukowska L. W., Śliwa A., Mikuła J., Bonek M., Kwaśny W., Sroka M., Pakuła D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 1

149--152

EN

The general topic of this paper is the computer simulation with use of finite element method (FEM) for determining the internal stresses of selected gradient and single-layer PVD coatings deposited on the sintered tool materials, including cemented carbides, cermets and Al2O3+TiC type oxide tool ceramics by cathodic arc evaporation CAE-PVD method. Developing an appropriate model allows the prediction of properties of PVD coatings, which are also the criterion of their selection for specific items, based on the parameters of technological processes. In addition, developed model can to a large extent eliminate the need for expensive and time-consuming experimental studies for the computer simulation. Developed models of internal stresses were performed with use of finite element method in ANSYS environment. The experimental values of stresses were calculated using the X-ray sin2ψ technique. The computer simulation results were compared with the experimental results. Microhardness and adhesion as well as wear range were measured to investigate the influence of stress distribution on the mechanical and functional properties of coatings. It was stated that occurrence of compressive stresses on the surface of gradient coating has advantageous influence on their mechanical properties, especially on microhardness. Absolute value reduction of internal stresses in the connection zone in case of the gradient coatings takes profitably effects on improvement the adhesion of coatings. It can be one of the most important reasons of increase the wear resistance of gradient coatings in comparison to single-layer coatings.

13

Computer Simulation of the Relationship between Selected Properties of PVD Coatings

Śliwa A., Kwaśny W., Sitek W., Bonek M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

481--484

EN

The possibility to apply the Finite Element Method to calculate internal stresses which occur in Ti+TiN, Ti+Ti(CxN1-x) and Ti+TiC coatings obtained in the magnetron PVD process on the sintered high-speed steel of the PM HS6-5-3-8 type. For the purpose of computer simulation of internal stresses in coatings with the use of MES, the correct model of analyzed specimens was worked out and then it was experimentally verified by comparison of calculation results with the results of computer simulation. Accurate analysis of correlations indicated especially strong dependence between internal stresses and microhardness and between microhardness and erosion resistance what created conditions for establishing the dependence between internal stresses obtained in the result of computer simulation and erosion resistance as basic functional quality of coating. It has essential practical meaning because it allows to estimate predictable erosion resistance of coating exclusively on the base of the results of computer simulation for used parameters in the process of coating manufacturing.

14

Zastosowanie porozymetrii rtęciowej do oceny wpływu wstrząsów cieplnych na zmiany teksturalne i rozkład wielkości porów w magnezjowo-chromowych tworzywach ogniotrwałych

Śliwa A.

Szkło i Ceramika

|

2015

|

R. 66, nr 5

11--16

PL

Metoda porozymetrii rtęciowej jest jedną z podstawowych technik pomiarowych dla przemysłu katalizatorów, węgli aktywnych i wielu innych. Istnieją również szerokie możliwości wykorzystania porozymetrii rtęciowej w obszarze badawczym związanym z projektowaniem, wytwarzaniem oraz wykorzystywaniem ceramiki, w szczególności ogniotrwałej. Celem artykułu jest przedstawienie jednego z możliwych przykładów rozwiązywania problemów badawczych związanych z określeniem zmian teksturalnych w materiałach magnezjowo-chromitowych, które poddano oddziaływaniu wstrząsów cieplnych. Przeprowadzono analizy rozkładu wielkości porów sześciu materiałów magnezjowo-chromitowych charakteryzujących się zróżnicowaną odpornością na wstrząsy cieplne. Badania zrealizowano na pojedynczych próbkach poddanych oddziaływaniu pięciu i dziesięciu powietrznych wstrząsów cieplnych, a ich wyniki porównywano do wartości uzyskanych dla próbek wyjściowych. We wszystkich badanych próbkach stwierdzono, że wzrosła wartość mediany średnicy próbek poddanych oddziaływaniu wstrząsów cieplnych. Jednocześnie zauważono, że wystąpiły zmiany w rozkładzie wielkości porów, które można powiązać z odpornością materiałów na wstrząsy cieplne. W przypadku materiałów wykazujących podwyższoną odporność na wstrząsy cieplne stwierdzono zwiększenie ilości porów o rozmiarach 10-30 μm, podczas gdy w materiałach o niższej odporności na wstrząsy cieplne zwiększenie udziału porów dotyczyło porów o rozmiarach 30-90 μm. Z punktu widzenia przytoczonego przykładu, badania porozymetryczne należy uznać za niezwykle użyteczne do rozwiązywania problemów związanych z oddziaływaniem czynników niszczących oddziałujących na ceramikę ogniotrwałą.

EN

The mercury porosimetry method is one of basic measuring techniques for the industry of catalysts, ceramics, active carbons and many others. There is also a wide range of possibilities of using mercury porosimetry in the research field related to refractory ceramics design, production and application. The aim of the article is to present one of possible examples of solving research problems related to the determination of textural changes in magnesia-chrome materials subjected to thermal shocks. Analyses of the pore size distribution of 6 magnesia-chrome materials characterised by different shock resistance were performed. The investigations were conducted on single samples subjected to 5 and 10 air thermal shocks and their results were compared to the values obtained for the original samples. It was found that in all the examined samples the median diameter of samples subjected to thermal shocks increased. At the same time changes in the pore size distribution were observed, which can be related to the materials’ resistance to thermal shocks. In the case of materials characterized by enhanced thermal shock resistance the number of 10-30 μm pores was increased, whereas in materials characterized by lower thermal shock resistance the increased number of pores was noted for the pore size of 30-90 μm. From the point of view of the quoted example, porosimetric tests should be considered very useful in the solving of research problems related to the effect of destructive factors on refractory ceramics.

15

Modyfikacja mikrostruktury wyrobów zestawu syfonowego w celu podwyższenia ich odporności na erozyjno-korozyjne oddziaływanie stali

Pochwała T., Barański J., Śliwa A., Wala T.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 3

298--303

PL

Zaprezentowano koncepcję i możliwości wynikające z zastosowania procesu impregnacji wyrobów zestawu syfonowego. Nasycanie materiałów glinokrzemianowych lejnymi zawiesinami tlenku glinu i tlenków glinu i krzemu powoduje korzystne zmiany mikrostruktury, polegające na redukcji porowatości otwartej, zmniejszeniu średniej średnicy i mediany rozkładu średnic porów oraz wzroście udziałów porów o średnicach mniejszych niż 1 µm kosztem porów większych. Impregnacja wyrobów zestawu syfonowego skutkowała wzrostem ich odporności erozyjno-korozyjnej na oddziaływanie przepływającej stali przez układ syfonowy oraz zmniejszeniem ilości wtrąceń niemetalicznych w odlewanej stali. Opracowane rozwiązanie przetestowano w warunkach przemysłowych w ZWK Celsa Huta Ostrowiec Sp. z o.o.

EN

The work presents a concept and possibilities resulting from application of the impregnation process for bottom casting assembly materials. Impregnation of aluminosilicate materials with castable suspensions of alumina powder or alumina and silicon oxide powders causes favourable microstructural changes, comprising the reduction of open porosity, the reduction of average pore diameter and pore diameter distribution median as well as an increase in the share of pores having diameters below 1 µm at the cost of larger pores. The impregnation of bottom casting assembly materials results in an increase in their resistance to the erosive and corrosive action of steel flowing through a system of bottom casting, and in a decrease of the amount of non-metallic inclusions in the cast steel. The developed solution was tested under industrial conditions at ZWK Celsa Huta Ostrowiec Sp. z o.o.

16

Ceramiczne tworzywa piankowe otrzymywane metodą odlewania żelowego przy wykorzystaniu bezazotowych monomerów organicznych

Lipowska B., Śliwa A., Czechowska K., Wala T., Psiuk B.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 3

268--273

PL

Otrzymano ceramiczne tworzywo piankowe na bazie Al2O3, w którego wytwarzaniu zastąpiono toksyczne akrylamidy zestawem wodorozpuszczalnych monomerów nie zawierających atomów azotu w cząsteczce: akrylan 2-hydroksyetylu i diakrylan poliglikolu etylenowego. Określono rodzaj i ilość dodatków upłynniacza i środka powierzchniowo czynnego oraz udział tlenku glinu w zawiesinie, umożliwiających uzyskanie stabilnej, maksymalnie napowietrzonej piany. Polimeryzację spienionych zawiesin, w celu uniknięcia zjawiska inhibicji tlenowej, prowadzono w atmosferze azotu. Otrzymane półfabrykaty wypalono w temperaturach z zakresu 1500-1700 °C. Po wypaleniu tworzywa scharakteryzowano, oznaczając ich podstawowe właściwości fizyczne i obserwując mikrostrukturę. Stwierdzono, że zastosowanie w procesie odlewania żelowego (ang. gelcasting) mniej szkodliwych dla zdrowia i ekosystemu substancji żelujących umożliwia otrzymanie porowatego tworzywa o oczekiwanych, wysokich parametrach jakościowych.

EN

The aim of the undertaken work was to obtain an Al2O3-based foam ceramic product during the manufacture of which toxic acrylamides were replaced by a set of water-soluble monomers with no nitrogen atoms in their particles: 2-hydroxyethyl acrylate and poly(ethylene glycol) diacrylate. The type and amount of additives (deflocculant and surface active agent) as well as the alumina content in a suspension that enable obtaining a stable, maximally aerated foam were determined The polymerization of foamed suspensions was carried out in the nitrogen atmosphere in order to avoid the phenomenon of oxygen inhibition. The obtained half-finished products were fired at 1500-1700 C. After firing, the products were characterised by determining their basic physical properties and microstructure. The obtained results indicate a possibility of using less toxic monomers to produce foam ceramic products by the gelcasting method.

17

Komputerowa symulacja wpływu międzywarstwy Ti na właściwości powłok

Kwaśny W., Śliwa A., Mikuła R., Tański T.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 2

91--95

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy numerycznej z zastosowaniem metody elementów skończonych dotyczącej wyznaczania naprężeń w wielowarstwowych powłokach Ti/Ti(C, N)/CrN, Ti/Ti(C, N)/(Ti, Al)N, Ti/(Ti, Si)N/(Ti, Si)N i Ti/DLC powłoki/DLC, uzyskanych procesie PVD i CVD na stopach magnezu z uwzględnieniem warunków ich nanoszenia. Stan naprężeń własnych w strefie połączenia powłoki z podłożem wynika przede wszystkim z różnic właściwości mechanicznych i termicznych podłoża i powłoki, a także zmian strukturalnych występujących w tych materiałach podczas procesu PVD i CVD. Do celów symulacji komputerowej naprężeń własnych w powłokach z wykorzystaniem MES opracowano model uwzględniający charakterystykę strukturalną i geometryczną badanych materiałów z uwzględnieniem zmian strukturalnych w skali nanometrycznej, a wyniki symulacji przeprowadzonych na opracowanym modelu poddano weryfikacji doświadczalnej. Symulację komputerową naprężeń przeprowadzono w środowisku ANSYS, stosując zmienną wielkość elementów skończonych, a wartości naprężeń eksperymentalnych wyznaczono na podstawie rentgenowskiej jakościowej analizy fazowej przeprowadzonej w układzie Bragg-Brentano.

EN

In the paper the possibility of employing Finite Element Method (FEM) for evaluation of stresses located in Ti/Ti(C, N)/CrN, Ti/Ti(C, N)/(Ti, Al)N, Ti/(Ti, Si)N/(Ti, Si)N multilayer coatings, and Ti/DLC/DLC coating with taking into account their deposition conditions on magnesium alloys has been discussed. Internal stresses difference in the zone between the coating and the substrate first of all results from the difference of mechanical and thermal properties of the substrate and the coating and also from microstructural changes occurring in these materials during the production process, especially during cooling process after PVD and CVD treatment. FEM model was worked out for the purpose of computer simulation of internal stresses in the coatings. The FEM model accuracy was verified by comparison with the results of computer simulation of stresses with the experimental results. Computer simulation of stresses was carried out in ANSYS environment, using the FEM method. The experimental values of stresses were determined on the basis of the X-ray diffraction patterns.

18

Wyłożenie ogniotrwałe pieca obrotowo-wahadłowego w metalurgii ołowiu

Wojsa J., Śliwa A., Pochwała T.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 4

362--366

PL

Scharakteryzowano proces metalurgiczny ze szczególnym uwzględnieniem czynników wpływających na trwałość wyłożenia ogniotrwałego. Na drodze obliczeniowej wykazano wpływ rodzaju wsadu na korozję chemiczną wyłożenia. Obliczono udział powstających faz ciekłych i stopień ekstrakcji wybranych składników materiałów ogniotrwałych do żużla. Wyniki obliczeń skonfrontowano z efektami prób przemysłowych. Na tej podstawie sformułowano wnioski odnośnie wyboru odmian materiałów ogniotrwałych w powiązaniu z charakterem wsadu, to znaczy z udziałami składników siarczkowych i tlenkowych.

EN

A metallurgical process with particular references to factors influencing the service life of the refractory lining was characterized. The influence of a charge composition on chemical corrosion of the lining was studied applying thermodynamic calculations. The amount of liquid phases and the extraction degree of selected components of refractory material to slag were calculated. The results of calculations were confronted with industrial tests of the refractories. On that basis, the conclusions referring to the selection of refractory materials were formulated, taking into consideration the chemical character of the charge with reference to the concentration of sulphide and oxide components.

19

Porozymetria rtęciowa w ocenie parametrów mikrostrukturalnych ceramiki ogniotrwałej

Śliwa A., Wojsa J., Majchrowicz I., Barański J.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 4

433--442

PL

Celem artykułu jest przedstawienie konkretnych przykładów rozwiązywania problemów badawczych związanych z wykorzystaniem porozymetrii rtęciowej w obszarze badawczym obejmującym projektowanie, wytwarzanie oraz wykorzystywanie ceramiki ogniotrwałej. Jednym z nich jest dobór materiałów wysokoglinowych na elementy układu wylewowego do syfonowego odlewania wlewków kuziennych obejmujący wstępną selekcję tworzyw oraz badania materiałów po pracy. Kolejnym przykładem zastosowania badań porozymetrycznych obejmujących opisywany zakres jest dobór i badanie wpływu ilości dodatków na parametry mikrostrukturalne betonów ogniotrwałych korundowych i andaluzytowych. Innym problemem badawczym, do rozwiązania którego posłużyły również wyniki badań porozymetrycznych, było określenie zmian mikrostrukturalnych w materiałach magnezjowo-chromitowych, które poddano oddziaływaniu wstrząsów cieplnych.

EN

The aim of the article is to present specific examples of solutions to research problems connected with using mercury porosimetry in the research area related to designing, manufacture and the use of refractory ceramics. One of them is selection of high-alumina materials for the elements of a tapping system for forging ingots bottom casting, which includes initial selection of materials and investigations into materials after service. Another example of porosimetry application is selection and investigation into the influence exerted by additives on microstructural parameters of refractory corundum and andalusite castables. Another research problem which was solved among others owing to the results of porosimetric tests was determination of microstructural changes in magnesia-chrome materials subjected to thermal shock.

20

Materiały monolityczne do zastosowań w metalurgii cynku i ołowiu

Majchrowicz I., Barański J., Śliwa A., Malinowska T., Wala T.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 4

443--450

PL

Przeprowadzono badania nad opracowaniem betonu ogniotrwałego do zastosowań w metalurgii cynku i ołowiu. Dokonano obliczeń termodynamicznych mających na celu wskazanie rodzaju materiału ogniotrwałego najbardziej odpornego na oddziaływanie tych metali. Obliczenia termodynamiczne wykazały, że w warunkach pracy kondensatora pieca szybowego do otrzymywania cynku i ołowiu (700 °C, atmosfera N2+CO+CO2), z osnową betonów reaguje jedynie cynk. Produktami tej reakcji jest głównie glinian cynku (spinel cynkowo-glinowy). Ponadto, w zależności od składu chemicznego osnowy, powstaje również wilemit Zn2SiO4, chromian cynku (spinel cynkowo-chromowy) i ZnMg2O4. Dodatkowo, w betonie spinelowym dochodzi do utworzenia fazy ciekłej w wyniku reakcji zarówno z cynkiem, jak i ołowiem. Powstające związki (ZnAl2O4, Zn2SiO4 i ZnCr2O4) są związkami wysokotemperaturowymi, można zatem przypuszczać, że ich obecność w betonach pracujących w komorze kondensatora nie wpłynie ujemnie na jej wyłożenie. Wyniki obliczeń termodynamicznych wskazały na glinokrzemianowe betony ogniotrwałe jako na optymalny materiał do pracy w kontakcie z cynkiem i ołowiem. Wykonano próbki betonu korundowego i andaluzytowego o uziarnieniu zgodnym z równaniem Andreassena, w którym wykładnik q wynosił 0,34 i 0,36. Przygotowano również próbki o zwiększonej zawartości mikrokrzemionki (3% i 5%). Oznaczono podstawowe własności próbek oraz określono ich odporność na korozyjne działanie cynku i ołowiu. Oznaczono skład chemiczny próbek po badaniach korozyjnych i obserwowano ich mikrostrukturę pod mikroskopem optycznym. Badania wykazały, że zwiększenie zawartości mikrokrzemionki w składzie betonów do 3% i 5% prowadziło do znacznego zwiększenia ich wytrzymałości na ściskanie, w niektórych przypadkach nawet trzykrotnie. Z kolei porowatość otwarta tworzyw uległa zmniejszeniu wraz ze zwiększeniem zawartości mikrokrzemionki. Zaobserwowano również zwiększenie wytrzymałości betonów na zginanie w temperaturze 700 °C, choć już nie w takim stopniu jak wytrzymałości na ściskanie. Zwiększeniu uległa również skurczliwość wypalania, lecz jej wartość pozostała na akceptowalnym poziomie. Badania korozyjne wykazały, że cynk oddziaływał w większym stopniu na badane betony niż ołów. Z kolei beton korundowy był bardziej odporny na działanie par metali niż beton andaluzytowy. Badania te potwierdziły wyniki obliczeń termodynamicznych. Obserwacje pod mikroskopem optycznym wykazały, że pary cynku i ołowiu reagowały z betonami, a zwłaszcza z ich osnową. Nie stwierdzono penetracji metali w porach badanych materiałów.

EN

Studies were conducted on the development of refractory castable for use in the metallurgy of zinc and lead. Thermodynamic calculation was made in order to identify the type of refractory material resistant to corrosion of these metals. Thermodynamic calculations have shown that under working conditions of a zinc condenser in a shaft furnace used for production of lead and zinc (700 °C, the atmosphere of N2+CO+CO2) only zinc reacts with a castable matrix. Zinc aluminate (ZnAl2O4 – zinc spinel) is mainly the product of this reaction. Furthermore, depending on the chemical composition of the matrix, there is also willemite Zn2SiO4, zinc chromate (ZnCr2O4) and ZnMg2O4. Additionally, in the spinel castable, formation of the liquid phase in reaction with both zinc and lead, was observed. The formed compounds (ZnAl2O4, Zn2SiO4 and ZnCr2O4) have high melting temperatures, so it can be assumed that their presence in castables do not deteriorate the refractory lining in the zinc condenser. The results of thermodynamic calculations indicated the aluminosilicate refractory concretes as the optimum material for the use in contact with zinc and lead. Corundum- and andalusite-based castable samples were prepared according to the Andreassen equation, where the exponent q was 0.34 and 0.36. Samples with an increased content of microsilica (3% and 5%) were also prepared. Properties of the samples were determined together with their resistance to corrosion of zinc and lead. After corrosion tests, the chemical composition of samples was determined, and their microstructure was observed by using an optical microscope. The results have shown that the increasing of the microsilica content in the castables to 3% and 5% led to a significant increase in the compressive strength, up to three times in some samples. The open porosity of the materials decreased with the increase of the microsilica content. An increase of hot modulus of rupture at 700 °C was also observed, although it was not to the extent like in the case of compressive strength. Shrinkage also increased after firing, but its value remained at the acceptable level. Corrosion tests have shown that zinc reacted with castables to a greater extent than lead. The corundum-based castable was more resistant to metal vapours than the andalusite-based one. This study confirmed the results of thermodynamic calculations. Observations coming from optical microscopy showed that the zinc and lead vapours reacted with the castables, particularly with their matrix. There was no penetration of the metals in pores of the tested materials.