Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wytwarzanie przyrostowe stopów amorficznych metodą selektywnego stapiania laserowego

Żrodowski Ł., Wysocki B., Błyskun P., Wróblewski R., Kurzydłowski K.J., Święszkowski W.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 1

50--51

PL

W artykule opisano proces optymalizacji stapiania proszków szkła metalicznego na bazie żelaza. Stapianie prowadzono przy różnych parametrach mocy lasera i strategiach przyrostowego wytwarzania – tak, aby uzyskać wysoką zawartość fazy amorficznej. Wyniki badań potwierdzają istotny wpływ mieszania jeziorka ciekłego metalu oraz szybkości nagrzewania wierzchniej warstwy materiału na amorfizację.

EN

In the paper optimization process for selective laser melting of Fe-based metallic glass powder has been described. Melting process has been conducted with various laser power and parameters to increase materials amorphisation degree. Results showed strong influence of melt pool mixing and heating rate on amorphisation.

2

Fabrication of custom designed spinal disc replacement for veterinary applications

Chmielewska A., Wysocki B., Szlązak K., Sterna J., Kurzydłowski K. J., Święszkowski W.

Engineering of Biomaterials

|

2017

|

Vol. 20, no. 143 spec. iss.

40

3

Incorporation of the Pore Size Variation to Modeling of the Elastic Behavior of Metallic Open-Cell Foams

Ćwieka K., Wejrzanowski T., Kurzydłowski K. J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 1

259--262

EN

In the present paper we present the approach for modeling of the elastic behavior of open-cell metallic foams concerning non-uniform pore size distribution. This approach combines design of foam structures and numerical simulations of compression tests using finite element method (FEM). In the design stage, Laguerre-Voronoi tessellations (LVT) were performed on several sets of packed spheres with defined variation of radii, bringing about a set of foam structures with porosity ranging from 74 to 98% and different pore size variation quantified by the coefficient of pore volume variation, CV(V), from 0.5 to 2.1. Each structure was numerically subjected to uni-axial compression test along three directions within the elastic region. Basing on the numerical response, the effective Young’s modulus, Eeff, was calculated for each structure. It is shown that the Eeff is not only dependent on the porosity but also on the pore size variation.

4

Experimental ceramic proppants characterization in the process of shale gas extraction

Małek M., Wiśniewski P., Koralnik M., Szymańska J., Mizera J., Kurzydłowski K.J.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

516--517

EN

The presented paper relates to the application of new experimental proppants in the process of shale gas extraction. The tested proppants were produced through mechanical granulation methods. Ceramic proppants were sintered at 1550 ºC. The characterization of investigated proppants was carried out using Scanning Electron Microscope (SEM) and Light Microscope (LM). Properties of ceramic proppants such as: bulk density, crash tests, moisture, solubility in acids, sphericity factor, turbidity were studied using a range of techniques. The results show that new experimental proppants meet the industrial requirements and need some modification for future application.

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań eksperymentalnych propantów ceramicznych z przeznaczeniem do wydobywania gazu z łupków. Otrzymane propanty zostały poddane spiekaniu w temperaturze 1550 ºC. Otrzymane w ten sposób próbki poddano badaniom mikrostruktury SEM, gęstości nasypowej, wytrzymałości mechanicznej, wilgotności, odporności na kwasy, współczynnika kulistości oraz mętności, z użyciem przeznaczonych do tych badań technik. Stwierdzono, iż nowo uzyskane propanty spełniają założenia przemysłowe, jednak wymagają modyfikacji w celu zastosowania ich do wydobywania gazu z formacji łupkowych.

5

Polypropylene – zinc oxide nanorod hybrid material for applications in separation processes

Jakubiak Sz., Tomaszewska J., Jackiewicz A., Michalski J., Kurzydłowski K. J.

Chemical and Process Engineering

|

2016

|

Vol. 37, nr 3

393--403

EN

Hybrid filter material was obtained via modification of polypropylene (PP) nonwoven with nanosize zinc oxide particles of a high aspect ratio. Modification was conducted as a three-step process, a variant of hydrothermal method used for synthesis of nano-ZnO, adopted for coating three dimensional polymeric nonwoven filters. The process consisted of plasma treatment of nonwoven to increase its wettability, deposition of ZnO nanoparticles and low temperature hydrothermal growth of ZnO rods. The modified nonwovens were investigated by a high resolution scanning electron microscopy (HR-SEM). It has been found that the obtained hybrid filters offer a higher filtration efficiency, in particular for so called most penetrating particle sizes.

6

The Development of Rapidly Solidified Magnesium – Copper Ribbons

Pastuszak M., Cieślak G., Dobkowska A., Mizera J., Kurzydłowski K. J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2B

1083--1088

EN

The aim of the present work was to plan and carry out an experiment consisting of amorphization of industrial magnesium alloy WE 43 (Mg - 4 Y - 3 RE - 0.5 Zr) modified by the copper addition. Investigated alloy modified with 20% of copper was rapidly quenched with the use of melt spinning technique. The effects of cooling rate on the structure and properties of the obtained material were extensively analyzed. The structure and phase analysis of samples were examined using X-ray diffraction method (XRD) while the thermal stability of the samples was determined by differential scanning calorimetry (DSC). Microstructure observations were also conducted. The microhardness tests (HV0.02) and corrosion resistance tests were carried out to investigate the properties of the material. Corrosion resistance measurements were held using a typical three-electrode system. As the result of the research, the effect of cooling rate on microstructure and properties of investigated alloy was determined.

7

The Comparison of the Microstructure and Corrosion Resistance of Sand Cast Aluminum Alloys

Dobkowska A., Adamczyk–Cieślak B., Mizera J., Kurzydłowski K. J., Kiełbus A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 1

209--212

EN

The influence of different types of precipitation on the corrosion behavior was investigated in three aluminum-siliconmagnesium alloys. The microstructures of the alloys were studied through optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The structures consisted of an α-Al solid solution matrix, Si eutectic crystals, secondary phases AlFeSi and AlMgFeSi (Chinese script), as well as Mg2Si. The corrosion behavior was examined with the use of a potentiodynamic polarization test followed by a SEM surface analysis. The results indicate that all the analyzed samples were in the passive state and AlSi10Mg was less reactive in the corrosive environment.

8

Microstructure Evolution and Texture Development in a Cu-8.5%AT. AL Material Subjected to Hydrostatic Extrusion

Jakubowska D., Zdunek J., Kulczyk M., Mizera J., Kurzydłowski K. J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2B

933--936

EN

The aim of the present paper was to investigate microstructure and texture evolution of two single crystals and polycrystal of Cu-8.5%at.Al material. All of mentioned samples were deformed by HE to achieve true strain ε = 1.17. For microstructure analyzes observations by transmission electron microscope (STEM) were done. Crystalline size for samples after SPD were determine using XRD method. The global texture measurements were done using Bruker D8 Discover diffractometer equipped in Cr radiation. Microstructure investigations revealed nanocrystalline structure in single crystals with initial orientations <110> and <100> and polycrystalline Cu-8.5%at.Al material after SPD. The global texture measurements have shown the stability of initial orientation of <100> Cu-8.5%at.Al single crystal after HE, whereas the same SPD process strongly brakes up the orientation <110> Cu-8.5%at. Al single crystal.

9

Modelling of the impact of ear implants to ear acoustics

Siwek M., Dobosz R., Skarżyński P., Kurzydłowski K. J., Jaroszewicz J.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2016

|

Vol. 40, nr 1

5--18

EN

The article presents methodology of creating a model of human ear for the purposes of finite element analysis. Following steps of building geometry and mesh are shown. There is listed number of geometry variables which allows to fit the model to the individual anatomical characteristics connected with hearing system. Model created enables application various types of hearing implants as well as investigation of mechanical and electrical interactions between human ear tissues and applied implants. Number of material properties of human ear elements which have a significant impact on its performance are shown.

PL

W artykule przedstawiono metodykę tworzenia modelu ucha ludzkiego dla symulacji numerycznej stopnia oddziaływania wprowadzanych implantów usznych na jego akustykę metodą elementów skończonych. Wyszczególniono główne jego zmienne geometryczne umożliwiające dopasowanie modelu do indywidualnych cech anatomicznych układu słuchowego człowieka. Opracowany model ucha umożliwia aplikację różnego rodzaju implantów słuchowych oraz realizację badania interakcji mechanicznych i elektrycznych pomiędzy tkankami ucha ludzkiego i implantami. Przedstawiono charakteryzację właściwości fizycznych elementów ucha ludzkiego mających istotny wpływ na jego działanie.

10

Wytwarzanie nanocząstek akagenitu β-FeO(OH) na powierzchni nanorurek węglowych

Tomaszewska J., Michalski J., Kurzydłowski K. J., Tomaszewska J.

Szkło i Ceramika

|

2015

|

R. 66, nr 2

8--9

PL

Akagenit jest jedną z odmian alotropowych hydroksytlenku żelaza. Z uwagi na specyficzną strukturę krystalograficzną stanowi interesujący materiał do zastosowań sorpcyjnych, takich jak usuwanie metali ciężkich z wody. W niniejszym artykule przedstawiono stosunkowo prostą i skuteczną metodę wytwarzania nanocząstek β-FeO(OH) na powierzchni nanorurek węglowych. Tak przygotowane nanorurki mogą być wykorzystane jako modyfikator materiałów filtracyjnych stosowanych do oczyszczania wody. Osadzenie ich na powierzchni membrany ceramicznej lub polimerowej pozwoli jednocześnie na usuwanie cząstek stałych i jonów metali ciężkich oraz zabezpieczy przed przedwczesnym zużyciem spowodowanym powstawaniem biofilmu.

EN

Akaganeite is one of allotropic form of iron oxyhydroxide. Due to its tunnel crystalline structure, it is considered a promising material for sorption applications e.g. for heavy metal removal from water. In this work we present a relatively simple and effective processing route to form β-FeO(OH) nanoparticles onto surface of carbon nanotubes. Such carbon tubes can be used as a modifier of filter materials for water treatment. Introduction of an active component on the surface of either polymeric or ceramic membrane enables simultaneous retention of solid particles, adsorption of heavy metal ions and provides protection against biofouling.

11

Charakterystyka właściwości technologicznych ceramicznych mieszanin formierskich na bazie węglika krzemu

Małek M., Wiśniewski P., Mizera J., Kurzydłowski K. J.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 4

434--437

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań podstawowych właściwości lejnych mas formierskich na bazie węglika krzemu oraz wodnej zawiesiny spoiwa nanokompozytowego, zawierającego koloidalny tlenek glinu, przeznaczonych do wytwarzania ceramicznych form odlewniczych. W celu zbadania właściwości mas lejnych porównano wpływ rodzaju trzech różnych polimerów pełniących rolę spoiwa modyfikującego, tj. poli(alkohol winylowy) o ciężarze cząsteczkowym 47000 g/mol i stopniu hydrolizy 88%, poli(glikol etylenowy) o ciężarze cząsteczkowym 1500 g/mol, oraz dyspersja poliakrylowa. Zawartość fazy stałej węglika krzemu wynosiła 65% wag. Mieszanki formierskie przygotowywano w klimatyzowanym laboratorium w temperaturze 22 °C przy użyciu mieszadła mechanicznego. Czas eksperymentu wynosił 96 h, przy czym pierwsze badania przeprowadzono po upływie doby, co miało na celu lepszą homogenizacjię mieszaniny. W trakcie trwania doświadczenia co 24 h dokonywano pomiarów lepkości względnej za pomocą kubka Zahna 4#), gęstości, pH oraz adhezji zawiesiny do powierzchni mosiężnej płyty. Dodatkowo scharakteryzowano węglik krzemu pełniący rolę proszku formierskiego. Wykonano obserwacje mikroskopowe (SEM), określenie wielkości cząstek oraz badanie składu chemicznego. Udowodniono, że zastosowanie dodatkowych spoiw modyfikujących znacząco poprawia właściwości technologiczne uzyskanych mas formierskich, co sprzyja ich przyszłościowemu zastosowaniu w odlewnictwie precyzyjnym w skali przemysłowej.

EN

In this work technological properties of ceramic slurries for ceramic shell moulds fabrication were characterized. The slurries were based on silicon carbide powder and nanocomposite binder with colloidal aluminium oxide particles. For modification of rheological properties of the slurries, three binders were added: poly(vinyl alcohol)l with a molecular weight of 47 000 g/mole and 88% of hydrolysis degree, poly(ethylene glycol) with a molecular weight of 1500 g/mole, and a polyacrylic dispersion. The content of silicon carbide solid phase was 65 wt.%. The ceramic slurries were fabricated in an air-condition lab in a reactor equipped with a mechanical mixer. The total time of experiment was 96 h. The first measurement was performed after 24 hours from beginning of the test in order to use the slurries of better homogenization. Relative viscosity by Zahn Cup 5#, density, pH and adhesion were measured every day during the experiment. The silicon carbide powder was additionally characterized for its microstructure (SEM), grain size and chemical composition. It has been proven that the addition of new binders increased the technological properties of the investigated ceramic slurries which was conducive to their future use in the foundry industry.

12

Badania nad otrzymaniem proppantów ceramicznych metodą suszenia rozpyłowego

Wiśniewski P., Małek M., Szymańska J., Zarzycka-Dziedzic D., Mizera J., Kurzydłowski K. J.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 4

448--453

PL

W artykule przedstawiono przykładowe wyniki prac dotyczących badań nad otrzymywaniem surowych proppantów ceramicznych, uzyskanych w suszarni rozpyłowej, oraz możliwego ich dalszego wytwarzania w skali przemysłowej. Proppanty ceramiczne są materiałem podsadzkowym stosowanym w procesie szczelinowania hydraulicznego w eksploatacji złóż gazu oraz ropy w skałach łupkowych. Szczelinowanie polega na kruszeniu skał wewnątrz wywierconego otworu, a następnie wprowadzeniu do jego wnętrza proppantów za pomocą płynu szczelinującego. Zadaniem proppantów jest zapobieganie ponownemu zamknięciu się powstałych szczelin i umożliwienie przepływu gazu niekonwencjonalnego. Przedmiotem prac były badania nad otrzymaniem lekkich proppantów ceramicznych w suszarni rozpyłowej z surowców mineralnych głównie pochodzenia krajowego. W tym celu opracowywano masy lejne z dodatkiem różnych środków upłynniających i badano ich właściwości reologiczne. Wybrane masy lejne posłużyły do uzyskania surowego materiału podsadzkowego w suszarni rozpyłowej. Kolejnym etapem była charakterystyka proppantów w stanie surowym pod względem gęstości, kulistości oraz mikrostruktury. Do oceny morfologii wykorzystano mikroskopię świetlną, elektronową mikroskopię skaningową (SEM) z analizą EDS w mikroobszarach oraz tomografię rentgenowską. Na podstawie przeprowadzonych prac można stwierdzić, że otrzymane proppanty charakteryzowały się korzystnymi właściwościami, dzięki czemu możliwe będzie zastosowanie ich w produkcji przemysłowej do eksploatacji złóż gazu łupkowego.

EN

The paper presents exemplary results of research related to green ceramic proppants obtained in a spray dryer, and opportunity of their production on industrial scale. Ceramic proppants are classified as propping agents used in the hydraulic fracturing process applied in the shale gas and shale oil exploitation. This technique is based on the shale rocks fracturing inside a borehole and further injection of a hydraulic fluid containing suspended proppants. The aim of this material is to prop open fractures and facilitate unconventional gas flow. The scope of the conducted studies was production of light ceramic proppants from Polish mineral raw materials by using spray drying. For this purpose, ceramic slurries have been prepared with the addition of deffloculants, and examined to determine their rheological properties. The selected slurries were used for production of green propping agents in the spray dryer. The investigation also included characterization of the proppants according to their density, sphericity and microstructure. Morphology estimation was carried out with the use of light microscopy, scanning electron microscopy (SEM) combined with EDS analysis at micro areas, and also Roentgen tomography. The studies have proved that the obtained materials demonstrate favourable properties enhancing their application in the industrial output for shale gas extraction.

13

Studies of the properties of green ceramic proppants obtained by spray drying method

Wiśniewski P., Małek M., Szymańska J., Mizera J., Kurzydłowski K. J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2015

|

Vol. 73, nr 2

124--127

EN

Purpose: The aim of this work was to elaborate composition and preparation method of ceramic granulates. In this paper results of properties studies of obtained proppants are presented. Design/methodology/approach: The properties: bulk density, roundness coefficient, grain size and also structure and morphology of proppants were investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM) with Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). The results indicate that composition of raw materials and type of binder have an essential effect on proppants properties in green state. Findings: The influence of polymeric binder was examined. Two types of green proppants obtained in spray dryer without binder and with poly(vinyl alcohol) in amount of 5 wt. % with respect to the powder were tested. Research limitations/implications: The main limitations are: proppants compositions and complex process to produce of them in spray dryer. Due to processing requirements and conditions in formations, proppants should be characterized by suitable physico-mechanical properties. Practical implications: Proppants are ceramic materials applied in hydraulic fracturing during extraction of shale gas. Granulates pumped with liquid into the deposit cause destruction of the rock structure. The role of proppants is to avoid closing of formed pores and as result enable gas migration from the deposit. Ceramic proppants have been produced by the spray drying method with the use of naturally occurring raw materials i.e. clay, bauxite and kaolin Originality/value: This is one of first research to preparing ceramic proppants in spray dryer using developed slurries contains Polish raw materials. The presented method for the preparation of ceramic proppants is an alternative technique in relation to the mechanical granulation.

14

Influence of deflocculant addition on rheological properties of the slurries based on bauxite

Koralnik M., Małek M., Wiśniewski P., Szymańska J., Zarzycka D., Mizera J., Kurzydłowski K. J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2015

|

Vol. 73, nr 2

106--109

EN

Purpose: The objective of the paper is to present the properties of ceramic slurries based on bauxite with different deflocculants. Design/methodology/approach: The slurries were performed in air conditioned laboratory by a mechanical mixer. The rotation speed of the mixer was 300 RPM and the mixing time was 3 hours. To characterize the bauxite structure, SEM Hitachi SU-70 was used. Furthermore, chemical composition by XRF method was executed. Grain size of bauxite was measured by Horiba laser diffractometer. The rheological properties were studied at Rheometer MCR 102 (Anton Paar) by coaxialcylinders method. Findings: Investigated ceramic slurries based on bauxite show stable rheological properties in time. It could be concluded that ceramic slurries with obtained properties might be used in ceramic proppant manufacturing in the future. Research limitations/implications: The main restriction in rheological properties of ceramic slurries modification is to use aqueous binders and deflocculant solutions. In Polish manufacturing water as a main binder (max. 5 wt. %) and of deflocculant (0.25 wt. % with respect to the powder) additives are required. This kind of limitation has an influence on the part of the solid phase concentration of ceramic slurries. For that reason ceramic slurries with 45 wt. % solid content are investigated. Practical implications: Presented ceramic slurries could be used in ceramic proppant fabrication by spray drying process in the future. Originality/value: This is one of the first application of bauxite to produce ceramic proppants using spray dryer in Poland. Ceramic proppants could be used as additives to fracturing liquid in shale gas extraction process.

15

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.

16

Właściwości technologiczne mieszanek formierskich na bazie węglika krzemu stosowanych do produkcji ceramicznych form odlewniczych

Małek M., Wiśniewski P., Mizera J., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

561--564

PL

Węglik krzemu jest używany w wielu dziedzinach nauki i techniki. Charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami: dużą twardością, odpornością na szoki termicznie czy odpornością na utlenianie. W porównaniu z dotychczas stosowanymi proszkami na formy ceramiczne wykazuję największą przewodność cieplną, co znacząco może skrócić czas uzyskania odlewu, a co za tym idzie zmniejszyć koszty produkcji gotowych części. Głównym celem podjęcia pracy było zastosowanie nowego proszku do wytwarzania form ceramicznych oraz sprawdzenie przydatności nowo opracowanych spoiw i materiałów na formy ceramiczne. W artykule zaprezentowano wyniki badań ceramicznych mas lejnych na bazie węglika krzemu oraz spoiwa, którym był nanokompozyt zawierający koloidalny tlenek glinu. Dodatkowo w celu modyfikacji właściwości technologicznych porównano działanie trzech spoiw dodawanych w ilości 6% masowych w odniesieniu do proszku, którymi były: glikol poli(etylenowy), poli(alkohol winylowy) oraz dyspersja poli(akrylowa). Zawartość fazy stałej proszku SiC wynosiła 65% masowych. Mieszaniny formierskie otrzymywano w reaktorze zaopatrzonym w mieszadło mechaniczne. Czas mieszania wynosił 96 h w temperaturze 21°C. W trakcie trwania eksperymentu dokonywano pomiarów lepkości względnej, pH oraz gęstości. Ponadto co 24 h wykonywano badanie adhezji do powierzchni z użyciem płyty mosiężnej oraz badanie lepkości dynamicznej po zakończeniu prób. W celu scharakteryzowania proszku formierskiego jakim był węglik krzemu wykonano badania za pomocą SEM, pomiary wielkości ziarna oraz badanie składu chemicznego. Udowodniono, iż zastosowanie dodatkowych spoiw wypełniających znacząco poprawia właściwości technologiczne uzyskanych mas formierskich, co sprzyja ich przyszłościowemu zastosowaniu w przemyśle odlewniczym.

EN

Silicon carbide (SiC) is widely used in science and industry. It exhibits advantageous properties like: high strength, hardness and resistance to thermal shocks and oxidation. It is also characterized by thermal resistance and stability. It characterized by very high thermal and electrical conductivity. In comparison with other ceramic powders like: aluminium oxides, zirconium oxides or mullite, SiC exhibits the highest thermal conductivity. Therefore SiC is potentially useful for fabrication ceramic shell moulds in investment casting process. SiC gives possibilities to control macro- and microstructure parameters (like grain size or interdendritic distance) in cast materials, because it exhibit high thermal conductivity. The aim of the study was to investigate the effect of adding three different binders on the technological properties of ceramic slurries used in manufacturing SiC shell moulds for investment casting of aircraft turbine engine parts. In this work technological properties of ceramic slurries based on silicon carbide were characterized. Main binder was substance with nanoparticles of aluminium oxide. Additionally to modify parameters three binders were used: poly(ethylene) glycol, poly(vinyl alcohol) and polyacrylic dispersion. State phase was 65 wt %. The time of mixed ceramic slurries was 96 h in conditioned lab. During the experiment properties such as viscosity, pH and density were investigated. Additionally adhesion to surface test and dynamic viscosity were done. To characterize silicon carbide SEM, grain size and chemical composition were measured. Silicon carbide based ceramic slurries had very promising properties and there are very perspective for future application.

17

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.

18

Evaluation of Physical Properties of Wax Mixtures Obtained From Recycling of Patterns Used in Precision Casting

Biernacki R., Haratym R., Bałkowiec A., Wawulska-Marek P., Matysiak H., Zdunek J., Kurzydłowski K. J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 1

345--349

EN

The study investigated the properties of selected certified mixtures used to make wax patterns for the production of precision castings for the aerospace industry. In addition, an assessment of the recycled mixtures consisting of certified wax materials recovered during autoclaving was carried out. Hardness was tested via a proposed method based on penetration, creep related deformation, bending strength and linear contraction. The hardness was studied on laboratory specimens and patterns made with the use of injection molding equipment. For these patterns, linear contraction was estimated at variable pressure and for different temperature injection parameters. Deformations connected with creep and resistance were evaluated on cylindrical specimens. Differences in creep resistance in relation to the hardness were observed depending on the type of pattern mixtures. Recycled mixture has a greater resistance and smaller linear contraction than certified mixtures used for making sprue, raisers and other parts of filler system.

PL

W pracy zbadano właściwości wybranych mieszanek modelowych atestowanych stosowanych do wykonywania modeli wytapianych przy produkcji odlewów precyzyjnych dla przemysłu lotniczego. Dodatkowo badaniom poddano masę z recyklingu składająca się z odzyskanych w procesie autoklawizacji mieszanek woskowych atestowanych. Zaproponowano badania twardości metodą penetracji, odkształceń związanych z pełzaniem, wytrzymałości na zginanie oraz skurczu liniowego. Twardość badano na próbkach laboratoryjnych oraz na modelach wykonanych na wtryskarce przemysłowej. Dla tych modeli oszacowano skurcz liniowy przy zmiennych parametrach ciśnienia i temperatury wytrysku. Odkształcenia związane z pełzaniem i wytrzymałość badano na modelach walcowych. Obserwuje się różnice odporności na pełzanie w odniesieniu do twardości w zależności od rodzaju mieszanki modelowej. Masa z recyklingu ma większą odporność i mniejszy skurcz liniowy niż masa atestowana stosowana na układy wlewowe.

19

Study of deflocculation of white clay for obtaining ceramic proppants fabrication in spray dryer

Małek M., Wiśniewski P., Szymańska J., Koralnik M., Mizera J., Kurzydłowski K. J.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2015

|

Vol. 75, nr 2

89--93

EN

Purpose: The aim of the paper is to present the properties of ceramic slurries based on Polish raw material – white clay. Design/methodology/approach: Test simulations were performed using mechanical mixer with rotation speed of 300 rpm. To characterize white clay microstructure SEM Hitachi SU-70 was used. For better investigation of white clay Zeta potential and grain size were done. Findings: As a result of conducted rheological properties of new slurries based on Polish raw material exhibits stable properties in time and meet standard industrial requirements. Ceramic slurries have very promising properties and it is possible to applicate them to ceramic proppants fabrication in spray dryer. Research limitations/implications: The main limitation is lack of possibilities to modification the rheological properties using additional chemical binders. Polish industry requires to use water as a main binder and max few wt.% of deflocculant additives. This limitation affect on the solid concentration of ceramic slurries and presented slurries had only 45 wt.%. The presented results of experimental studies will be used for developing a parameters of proppants fabrication details. Practical implications: Presented investigations are the part of a new ceramic slurries fabrication which are intended to consist in future with three Polish raw materials as a mix of white clay, bauxite and kaolin. Originality/value: This is one of first research to produce ceramic proppants using slurries, spray dryer and Polish raw materials. In future to take care of ecology, environment and modification properties of ceramic slurries Polish ashes from waste industry production will be added.

20

Badania zmęczeniowe i metalograficzne bimetalu stal-tytan

Kurek A., Wachowski M., Niesłony A., Płociński T., Kurzydłowski K. J.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2014

|

z. 103

117--118

EN

This paper presents the results of fatigue and metallographic tests of explosively clad¬ded titanium-steel bimetal.

PL

Badania prezentowane w pracy dotyczą kompozytu metalicznego, zwanego platerem, uzyskiwanego podczas tak zwanego platerowania wybuchowego. Celem pracy jest kompleksowe przedstawienie zagadnień dotyczących bimetalu stal-tytan w kontekście badań zmęczeniowych i materiałowych. Wyniki tych badań zostaną wykorzystywane podczas opracowywania modeli opisujących mechanikę zniszczenia oraz rozkładów naprężeń i odkształceń w materiałach platerowanych metodą wybuchową.