Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of High Pressure-High Temperature Method on the Selected Mechanical Properties of Steel AISI 316L with 2% TiB2

Kurtyka P., Sulima I., Hyjek P., Jaworska L.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 4

1585--1592

EN

AISI 316L/TiB2/2p composites were manufactured by HP-HT using different pressures (5 and 7 GPa) and temperatures (900-1300°C), with constant reinforcing particle content 2 vol%. The mechanical properties of the composites were evaluated on the basis of hardness (HV0.3) and compression tests (20°C, 10-5 s-1). The results showed that the role of sintering pressure increased with increasing process temperature. At temperatures of 900°C and pressures of 5 and 7 GPa the difference in measured values of compressive strength was 1-2%, while at 1300°C they reached 20%. At constant pressure of 5 GPa, a change in hardness and compressive strength of 40% were obtained with a temperature change of 900 to 1300°C. Changes in mechanical properties in the composite occurred without substantial changes in density, microstructure, reinforcement phase distribution, and phase composition in the matrix.

2

Local composite reinforcements of TiC/FeMn type obtained in situ in steel castings

Olejnik E., Szymanski L., Tokarski T., Opitek B., Kurtyka P.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 19, no. 4

997--1005

PL

This dissertation concerns the method of obtaining the in situ local composite reinforce- ments (LCR – Locally Composite Reinforcement) of the TiC–FeMn type in steel castings. The reinforcing phase – titanium carbide (TiC) was obtained by placing the pressed substrates of the synthesis of TiC in the form of compacts into a mold cavity. The basic problem connected with fabricating TiC local composite reinforcements is the phenomenon of fragmentation. In order to reduce this phenomenon, a moderator composed of Hadfield steel at 70 and 90% by weight was introduced to the initial mixture of the TiC substrate powder. As a result, homogenous and dimensionally stable composite reinforcements of the austenite matrix were obtained and examined by analyzing their macrostructure, microstructure, structure, hardness, and wear resistance. An investigation of the phase analysis and microstructure confirmed the presence of the TiC phase in the structure of the composite zones. The hardness of the composite reinforcement ranged from 550 HV to 800 HV30 depending on the proportion between the percentage of the moderator and the content of the pure substrates of the synthesis reaction of the TiC.

3

Microstructure of NiAl + 15 wt.% CrB2 nano-crystalline composite coatings obtained through co-milling of NiAl and CrB2 powders

Szlezynger M., Morgiel J., Rogal Ł., Poliarus O., Kurtyka P.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 3

149--155

EN

The development of a new deposition method allowing to obtain thick composite coatings is of both scientifically and practical importance. The one presented in this paper is based on a negative side effect taking place during the mechanical synthesis of alloys, i.e. sticking of milled material to the surfaces of both the vial and balls. The experiment covered the comilling of NiAl (~45 µm) with 15 wt.% CrB2 (~40 µm) powders together with nickel platelets used as the substrates and steel balls. The above processing performed at 200 rpm resulted in a steady increase in the thickness of the rubbed-in buildup on the platelet surfaces allowing coatings of 4, 11, 22 and 33 µm to be produced after 4, 8, 16 and 32 hours. The OM, XRD and TEM investigations showed that such coatings are characterized by a gradient microstructure with heavily dislocated but coarser grains near the substrate and a more porous inner part formed with rounded well fused agglomerates of greatly refined crystallites. The CrB2 were only slightly larger than the NiAl ones and were distributed quite uniformly. Most of the coating was found well fused with the substrate, but occasional voids and porosity at the substrate/coating interface were also noted. It is worth noting that applying the proposed method allowed the authors to produce a thick, gradient and mostly nano-crystalline NiAl and CrB2 composite coating.

PL

Rozwój nowych metod osadzania powłok kompozytowych jest istotny z naukowego i praktycznego punktu widzenia. Metoda proponowana obecnie bazuje na negatywnym zjawisku zachodzącym w czasie mechanicznej syntezy stopów, tj. oklejaniem mielonym materiałem kul i naczynia w którym prowadzony jest proces. Obecny eksperyment obejmował współmielenie stalowymi kulami proszków NiAl (~45 μm) z 15 wt.% CrB2 (~40 μm) z płytkami Ni zastosowanymi jako podłoża. Proces ten, prowadzony przy 200 obr./min, skutkował ciągłym powiększaniem grubości powłok do 4, 11, 22 i 33 μm odpowiednio po 4, 8, 16 i 32 godz. Badania z wykorzystaniem mikroskopii optycznej, transmisyjnej oraz dyfraktometrii rentgenowskiej wykazały, że powłoki te charakteryzuje budowa gradientowa z warstwą silnie zdefektowanych, ale stosunkowo dużych krystalitów przy podłożu stopniowo zastępowanych nanokrystalicznym porowatym materiałem w formie silnie spojonych aglomeratów. Krystality CrB2 wykazywały niewiele mniejsze rozdrobnienie od NiAl oraz w przybliżeniu równomierny rozkład w intermetalicznej osnowie. Powłoki w większej części wykazywały dobre spojenie z podłożem, ale obecność pustek oraz porowatości penetrującej od granic z podłożem była dokumentowana. Należy podkreślić, że zastosowanie proponowanej metody umożliwia wytworzenie grubych, gradientowych i w przeważającej części nanokrystalicznych kompozytowych powłok.

4

Effective conductivity of particle-reinforced composites with cracks at particle-matrix interface

Krzaczek B., Ryłko N., Kurtyka P.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 2

115--120

EN

In the present paper, a new approximate analytical formula for the effective conductivity of 2D dilute composites with poorly conducting circular inclusions and cracks on the interface between the inclusions and the matrix is established. This formula is proved by Maxwell's approach and Keller's identity using advanced complex analysis. The obtained formula is used to determine the effective thermal conductivity of a composite material being an aluminum matrix based on Al-Mg-Si alloy reinforced with Al2O3 particles with the average size of about 25 microns and a volume fracture of 20%. The computer simulations results are presented in tables and illustrated by figures. It follows from the derived formulas that cracks reduce the effective heat conductivity about 9% with respect to the material without cracks.

PL

Przedstawiono wzór na efektywną przewodność cieplną kompozytu wzmocnionego kołowymi cząstkami o niskim współczynniku przewodności cieplnej, wyznaczoną z uwzględnieniem szczelin na granicy pomiędzy wtrąceniem a osnową. Wzór był wyprowadzony z wykorzystaniem aproksymacji Maxwella, zaawansowanej analizy zespolonej oraz tożsamości Kellera. Opracowany dwuwymiarowy model oraz wzór zastosowano do teoretycznego wyznaczenia efektywnej przewodności cieplnej kompozytu o osnowie stopu Al-Mg-Si wzmocnionego cząstkami Al2O3 o udziale objętościowym wynoszącym 20% i średniej wielkości na poziomie 25. Kompozyt został poddany ściskaniu osiowemu, w wyniku którego w jego strukturze pojawił się szereg pęknięć, szczelin. Z analizy obrazu materiału po ściskaniu uzyskano dane niezbędne do dalszych obliczeń: numer cząstki, udział powierzchniowy cząstki, rozpiętość kąta (w stopniach). Wykonano obliczenia efektywnej przewodności według wyprowadzonego wzoru dla przypadków rzeczywistego oraz modelowych. Z analizy wyników obliczeń efektywnej przewodności cieplnej kompozytu Al-Mg-Si/Al2O3 wynika, że obecność szczelin w badanym materiale kompozytowym obniża jego właściwości przewodzenia ciepła około 9% w stosunku do materiału bez pęknięć. Dodatkowe symulacje pokazują znaczący wpływ pęknięć na właściwości przewodzenia ciepła. W granicznym przypadku dodania szczelin o rozpiętości 90° w Modelu 6 obniża je do poziomu 85% materiału bez pęknięć. Otrzymane wyniki pokazują dynamiczne zmiany efektywnych właściwości kompozytu następujące w wyniku zwiększenia kąta rozpiętości szczelin/zwiększenia ich liczby. Uzyskany wzór może być stosowany we wszystkich dziedzinach inżynierii materiałowej, związanej z określaniem efektywnych właściwości cieplnych, elektrycznych etc. materiałów kompozytowych z uwzględnieniem pęknięć, pojawiających się na granicach fazy wzmacniającej.

5

Microstructure, Hardness and Wear Resistance of Local TiC-ZrO2/FeCr Reinforcement Fabricated in Situ in Steel Castings

Sobula S., Olejnik E., Kurtyka P., Szymański Ł., Tokarski T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

119--124

EN

Wear resistance of TiC-ZrO2-Fe locally reinforced steel casting has been investigated. Composites were obtained by introducing to mould cavity compact with TiC reaction substrates, ZrO2 particles and addition of moderator. Casting with local reinforcement – composite zone was obtained. Structure and microstructure of composite zone were investigated with use of X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) methods. The Miller slurry machine and Ball-on-Disc tester were used to determine wear resistance of the fabricated locally reinforced TiC-ZrO2-Fe composites. The worn surface of specimens after test, was studied by SEM. Due to the presence of TiC and ZrO2 particles in composite zone steel castings exhibited higher abrasion resistance than chromium white cast iron with Ni addition Ni-Hard 1 type and comparable with composites with high TiC content.

6

Utracona szansa miejskości – teren powojskowy „Nowego Miasta” w Krakowie

Kurtyka P.

Teka Komisji Urbanistyki i Architektury Oddział PAN w Krakowie

|

2017

|

T. 45

405--421

PL

Celem artykułu jest analiza potencjału oraz podjętych decyzji urbanistycznych i projektowych, dotyczących obszaru pomiędzy ul. Rakowicką i Wita Stwosza w Krakowie. Artykuł osadzono w kontekście wiedzy z zakresu zagadnień dotyczących przestrzeni publicznych i ich związków z miejskością oraz dziedzictwem i jego potencjałem. Istotnym zagadnieniem jest analiza wpływu bliskości Dworca Głównego na potencjalne zagospodarowanie obszaru. Artykuł rozpatruje sposób wpięcia terenu w sieć przestrzeni publicznych miasta i sformułowania programu użytkowego oraz możliwość stworzenia nowego węzła miejskości.

EN

The aim of the article is to analyze the potential and urban/ design decisions concerning the area between Rakowicka Street and Wita Stwosza Street in Cracow. The article is embedded in the context of knowledge related to public spaces and their relations with urbanity as well as cultural heritage and its potential. An important issue was to analyze the impact of the proximity of the Main Railway Station on the potential development of the area. The article examines the way in which the area was connected to the city’s public space network, the formulation of the space-use program and the possibility of creating a new urban node.

7

Adhezja warstw SiO2 naniesionych metodą ALD i zol-żel na stal 316LVM

Basiaga M., Walke W., Kajzer A., Kajzer W., Staszuk M., Kurtyka P.

Engineering of Biomaterials

|

2017

|

Vol. 20, no. 141

13--19

PL

Celem prezentowanej pracy była ocena przydatności stosowania warstw SiO2 naniesionych dwiema metodami Atomic Layer Depositon (ALD) i zol-żel na podłoże ze stali 316LVM stosowanej na implanty w układzie sercowo-naczyniowym. Do badań wytypowano stal austenityczną 316LVM i poddano ją następującym modyfikacją powierzchni: polerowanie elektrochemiczne, pasywacja chemiczna, naniesienie warstw SiO2 zarówno metodą ALD, jak i zol-żel. Wymienione metody są obecnie najczęściej stosowane w przypadku nanoszenia warstw powierzchniowych na implanty. W ramach oceny przydatności zaproponowanych metod modyfikacji powierzchni analizowanej stali autorzy pracy przeprowadzili badania własności mechanicznych, elektrochemicznych oraz fizycznych. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że niezależnie od metody nanoszenia zaobserwowano korzystny wpływ warstwy SiO2 na badane własności w porównaniu do stanu wyjściowego. Ponadto stwierdzono, że najkorzystniejszym zespołem własności mechanicznych, elektrochemicznych i fizycznych charakteryzuje się warstwa SiO2 naniesioną metodą ALD. Tak naniesiona warstwa charakteryzowała się większą siłą krytyczną powodującą delaminację warstwy, większą odpornością na korozję wżerową oraz większym kątem zwilżania wodą (charakter hydrofobowy), co w przypadku implantów stosowanych w układzie krwionośnym jest zjawiskiem pożądanym, ponieważ wymagana jest mała adsorpcja białek, która ogranicza proces krzepnięcia krwi. Zaproponowanie odpowiednich wariantów obróbki powierzchniowej z wykorzystaniem metody ALD oraz zol-żel ma perspektywiczne znaczenie i przyczyni się do opracowania warunków technologicznych o sprecyzowanych parametrach wytwarzania powłok tlenkowych na implantach stosowanych w układzie sercowo-naczyniowym.

EN

The aim of this study was to evaluate the usefulness of SiO2 layers deposited by two methods - atomic layer deposition (ALD) and sol-gel, on the surface of stainless steel 316LVM used in application of cardiovascular implants. In assessing the suitability of the proposed methods to modify surfaces of the analysed steel, authors carried out tests of mechanical, electrochemical and physical properties. The austenitic steel 316LVM was chosen and subjected to the following surface modifications: electrochemical polishing, chemical passivation and application of the SiO2 layer using both methods – ALD and sol-gel. These methods were proposed for research, because they are most commonly used in the case of applying surface layers to implants. Based on the obtained results, it was observed that regardless of the method of application, the SiO2 layer has beneficial effect on examined properties compared to control. Moreover, it was found that the SiO2 layer deposited by ALD is characterized by the most preferred combination of mechanical, physical and electrochemical properties. The layer obtained by this method is characterized by a higher critical force, which causes delamination of the layers, higher resistance to pitting corrosion and higher water contact angle (hydrophobic character), which is a desirable phenomenon in the case of implants used in the circulatory system, resulting in lower adsorption of proteins and blood clothing. Proposing of suitable variants of surface treatment using the ALD and sol-gel methods is of perspective importance. It will contribute to the development of technological conditions with specified parameters for the production of oxide coatings on implants used in the cardiovascular system.

8

Adhesion of SiO2 layers deposited by means of sol-gel and ALD methods on 316LVM steel

Basiaga M., Walke W., Kajzer A., Kajzer W., Staszuk M., Kurtyka P.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 138 spec. iss.

114

9

Influence of sintering temperature and CrB2 addition on properties of titanium diboride produced by spark plasma sintering

Sulima I., Jaworska J., Pałka P., Hyjek P., Kurtyka P.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 1

30--36

EN

The effect of a 5 vol.% chromium diboride addition on the microstructure and properties of sintered titanium diboride was investigated. The preliminary results of studies of TiB2-5CrB2 composites sintered by SPS were discussed. The density, Young's modulus and Vickers hardness of the obtained sinters were examined. Microstructural examinations were carried out by SEM. It was found that sintering TiB2 ceramics by SPS at temperatures of 2000 and 2200°C for 10 minutes is not sufficient. The results of testing the physical and mechanical properties of TiB2-5CrB2 composites have shown that the use of CrB2 may be a good way to obtain a composite material for high performance applications. The best properties were obtained by the composite materials sintered at 2200°C. The results will serve as a basis for further optimization of the SPS process for composite fabrication.

PL

W pracy zbadano wpływ dodatku dwuborku chromu w ilości 5% obj. na mikrostrukturę oraz właściwości spiekanego dwuborku tytanu. Praca przedstawia wstępne wyniki badań dotyczące spiekania kompozytów TiB2-5CrB2 metodą iskrowego spiekania plazmowego (SPS). Dla porównania wytworzono ceramikę TiB2 bez stosowania dodatków do spiekania. Proces spiekania przeprowadzono w temperaturach 2000 oraz 2200°C w czasie 10 minut. Dla otrzymanych spieków przeprowadzono badania gęstości, modułu Younga oraz twardości metodą Vickersa. Przeprowadzono również obserwacje mikrostrukturalne, stosując skaningową mikroskopię elektronową (SEM). Stwierdzono, że spiekanie ceramiki TiB2 metodą SPS w temperturach 2000 oraz 2200°C w czasie 10 min jest niewystarczające. Wyniki badań właściwości fizycznych i mechanicznych kompozytów TiB2-5CrB2 wykazały, że zastosowanie CrB2 może być dobrą drogą do otrzymania materiału kompozytowego o wysokich właściwościach. Dla kompozytów TiB2-5CrB2 spiekanych w 2200°C uzyskano najlepsze właściwości. Otrzymane wyniki będą stanowić podstawę do optymalizacji warunków procesu SPS dla kompozytów TiB2-5CrB2.

10

Locally Reinforcement TiC-Fe Type Produced in Situ in Castings

Olejnik E., Szymański Ł., Kurtyka P., Tokarski T., Maziarz W, Grabowska B., Czapla P.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 3

77--82

EN

Refinement is one of the most energy consuming technological process, aimed at obtaining mineral raw materials of the proper grain size. Cast structural elements such as jaws or hammers in crushing machines operate under conditions of an intensive wear. The data indicate that 80% of failures of machines and devices is caused by wearing of rubbing surfaces. This problem became the subject of several scientific and industrial investigations carried out in the whole world in order to produce materials ultra- wear resistant. Methods allowing to obtain wear resistant composite castings are discussed in the hereby paper. Within the performed research microstructures of the produced composite zones were presented and the comparative analysis with regard to mechanical and functional properties of local composite reinforcements in relation to the commercial alloys of increased wear resistance was performed. The results show almost twenty five times increase in wear resistance compared to manganese cast steel containing 18% Mn.

11

Hardness and Wear Resistance of TiC-Fe-Cr Locally Reinforcement Produced in Cast Steel

Olejnik E., Szymański Ł., Kurtyka P., Tokarski T., Grabowska B., Czapla P.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 2

89--94

EN

In order to increase wear resistance cast steel casting the TiC-Fe-Cr type composite zones were fabricated. These zones were obtained by means of in situ synthesis of substrates of the reaction TiC with a moderator of a chemical composition of white cast iron with nickel of the Ni-Hard type 4. The synthesis was carried out directly in the mould cavity. The moderator was applied to control the reactive infiltration occurring during the TiC synthesis. The microstructure of composite zones was investigated by electron scanning microscopy, using the backscattered electron mode. The structure of composite zones was verified by the X-ray diffraction method. The hardness of composite zones, cast steel base alloy and the reference samples such as white chromium cast iron with 14 % Cr and 20 % Cr, manganese cast steel 18 % Mn was measured by Vickers test. The wear resistance of the composite zone and the reference samples examined by ball-on-disc wear test. Dimensionally stable composite zones were obtained containing submicron sizes TiC particles uniformly distributed in the matrix. The macro and microstructure of the composite zone ensured three times hardness increase in comparison to the cast steel base alloy and one and a half times increase in comparison to the white chromium cast iron 20 % Cr. Finally ball-on-disc wear rate of the composite zone was five times lower than chromium white cast iron containing 20 % Cr.

12

Effect of the type of abrasive agent on the properties of cast Co-Cr alloys used in prosthetics

Augustyn-Pieniążek J., Kurtyka P.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 6

262--268

EN

The study presents the results of abrasion resistance tests carried out on alloys from the cobalt-based family, including Remanium 2001 (CoCrMoW) and Wironit LA (CoCrMo). Tests were performed on the Miller apparatus. The abrasive agent was slurry composed of water and silicon carbide particles of different granulations (SiC > 500 μm and SiC ~45 μm). The study included metallographic examinations, measurements of hardness and weight loss recorded in the tested materials after different times of abrasion amounting to 2, 4, 6, 8, 12 and 16 hours. The surfaces of samples subjected to abrasion were additionally examined by SEM. Alloys were characterized by a dendritic structure typical of cast materials. The results have proved the effect of abrasive particle size on the relative weight loss in Remanium 2001 and Wironit LA alloys. They have also proved that, regardless of the size of abrasive particles, the Wironit LA alloy offers better resistance to abrasion than Remanium 2001. This is due to, among others, the geometric features of the dendrite arms.

PL

W artykule przestawiono wyniki badań odporności na ścieranie stopów z grupy na osnowie kobaltu Remanium 2001 (CoCrMoW) i Wironit LA (CoCrMo), które wykonano na aparacie Millera. Ośrodek ścierający stanowiła zawiesina złożona z wody i węglika krzemu o różniej granulacji (SiC > 500 μm i SiC ~45 μm). W ramach badań wykonano obserwacje metalograficzne, pomiary twardości oraz zarejestrowano ubytki mas badanych materiałów po poszczególnych czasach ścierania tj. 2, 4, 6, 8, 12 i 16 h. Dodatkowo powierzchnie próbek po ścieraniu poddano obserwacji przy wykorzystaniu SEM. Wykazano, że stopy charakteryzowały się strukturą dendrytyczną typową dla materiałów odlewanych. Stwierdzono również istotną rolę wielkości elementów trących na wartości względnych ubytków mas stopu Remanium 2001 oraz Wironit LA. Pokazano również, że stop Wironit, cechuje się większa odpornością na ścieranie od stopu Remanium 2001, niezależnie od wielkości cząstek ścierających. Efekt ten jest związany między innymi z właściwościami geometrycznymi ramion dendrytów.

13

Effect of plastic deformation on the microstructure, size and distribution of SiC reinforcing particles in the cast F3K.10S composite

Kurtyka P.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 7

316--323

EN

The aim of this investigation was to comparison of microstructure changes of SiC reinforcing particles after plastic deformation process, in the cast composite F3K.10S. Aluminum matrix reinforced with 10 % vol. SiC particles was modified using friction stir processing method. Changing of distribution of the reinforcement particles was calculated and analyzed using new Mityushev’s RVE theory with Eisenstein-Rayleigh sums (M-sum) and PointSel software. The mechanical properties were determined on the hardness tests. The significant changes in the concentration, distribution and size of SiC particles were observed. Hardness testing of selected modified areas showed significant differences in the HV01 value in thermomechanical hardening areas. The resulting increase in hardness exceeded 30 %, but the obtained values of standard deviation have indicated that, despite a homogenized distribution of the reinforcing particles and their fragmentation, significant variations between individual measurements still persisted in the modified material. The processed material shows a considerable decrease in the average size of the reinforcing particles, i.e. from the initial area of 60÷70 square microns to a value below 20 square microns. It is believed that the obtained results should contribute to process optimization and a better understanding of the phenomena that occur during FSP modification.

PL

Celem badań było porównanie zmian mikrostruktury cząstek wzmacniających SiC po procesie deformacji plastycznej odlewanego kompozytu F3K.10S. Kompozyt o osnowie aluminiowej wzmocnionej 10 % obj. cząstek SiC został zmodyfikowany metodą FSP. Zmianę rozkładu cząstek wzmacniających obliczono i analizowano za pomocą nowej teorii RVE Mityusheva z pomocą sum Eisenstein-Rayleigha (M-sum) i oprogramowania PointSel. Właściwości mechaniczne zostały określone na podstawie testów twardości. Obserwowano istotne zmiany w koncentracji, dystrybucji i wielkości cząstek fazy wzmacniającej SiC. Badania twardości wybranych, zmodyfikowanych obszarów wykazały istotne różnice w wartości HV01 w strefie termo-mechanicznego umocnienia. Obserwowany wzrost liczby twardości przekraczał 30 %, ale uzyskane wartości odchylenia standardowego pokazują, że pomimo poprawy dystrybucji cząstek wzmacniających i ich rozdrobnienia w zmodyfikowanym materiale nadal występują istotne różnice pomiędzy poszczególnymi pomiarami. Proces modyfikacji materiału wpływa na istotne zmniejszenie średniej wielkości cząstek wzmacniających, od początkowej powierzchni 60÷70 mikrometrów kwadratowych, do wartości poniżej 20 mikrometrów kwadratowych. Uzyskane wyniki powinny przyczynić się do optymalizacji procesu i lepszego zrozumienia zjawisk zachodzących podczas modyfikacji kompozytów metodą FSP.

14

Selected properties and tribological wear alloys Co-Cr-Mo and Co-Cr-Mo-W used in dental prosthetics

Augustyn-Pieniążek J., Kurtyka P., Sulima I., Stopka J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

1569--1574

EN

The presented work provides the results of the abrasive wear resistance tests performed on Co-Cr-Mo and Co-Cr-Mo-W alloys with the use of the Miller’s apparatus. The analyzed alloys underwent microstructure observations as well as hardness measurements, and the abraded surfaces of the examined materials were observed by means of electron scanning microscopy. The performed examinations made it possible to state that the Co-Cr alloys characterized in a high hardness, whereas the changes in the mass decrement were minimal, which proved a high abrasive wear resistance.

PL

W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań zużycia ściernego stopów, Co-Cr-Mo i Co-Cr-Mo-W przy użyciu aparatu Millera. Analizowane stopy poddano obserwacjom mikrostruktury, pomiarom twardości i mikrotwardości, a ścierane powierzchnie badanych materiałów obserwacji przy wykorzystaniu elektronowej mikroskopii skaningowej. Przeprowadzone badania pozwoliły na stwierdzenie, że stopy, Co-Cr charakteryzowały się wysoką twardością i mikrotwardością, zaś zmiany ubytku masy były bardzo minimalne, co świadczy o wysokiej odporności na ścieranie.

15

Właściwości ścierne stopów Co-Cr w zawiesinie ceramika-sztuczna ślina

Augustyn-Pieniążek J., Kurtyka P., Stopka J.

Engineering of Biomaterials

|

2014

|

Vol. 17, no. 127

7--15

PL

Publikacja zawiera wyniki badań odporności na ścieranie stopów Co-Cr-Mo i Co-Cr-Mo-W przeprowadzonych na aparacie Millera. W celu oceny podatności na zużycie ścierne w naturalnych warunkach pracy w/w stopów, badania prowadzono w specjalnie zasymulowanym środowisku, składającym się z ceramicznego proszku Dentyna oraz roztworu sztucznej śliny o pH równym 6,7. W ramach badań przeprowadzono obserwacje mikrostruktury przy wykorzystaniu mikroskopu świetlnego stosując kontrast interferencyjno--różniczkowy (kontrast Nomarskiego), wykonano pomiary twardości, zaś powierzchnie po procesie ścierania poddano obserwacji przy wykorzystaniu elektronowej mikroskopii skaningowej. Na postawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że stopy Co-Cr-Mo i Co-Cr-Mo-W charakteryzują się wysoką twardością około 400-450 HV10 i minimalnym ubytkiem masy w procesie ścierania. Cechy te świadczą o wysokiej odporności na ścieranie badanych stopów w środowisku proszek ceramiczny-sztuczna ślina. Dodatkowo stwierdzono również, że trzy z badanych stopów Remanium 2001, Colado CC oraz Heraenium P w odróżnieniu od stopu Wironit LA, posiadają przystanki na krzywych ubytku masy w czasie związane z różnicami twardości materiału osnowy β-Co, wydzieleń węglikowych oraz ramion dendrytów. W przypadku stopu Wironit LA obserwowano równomierne zużycie materiału na całej powierzchni. Stwierdzono również, że pomimo różnic w mechanizmach ścierania pomiędzy stopem Wironit LA I Remanium 2001 wielkość ubytku masy jest dla nich na podobnym poziomie, jednak jest ona znacznie niższa niż dla pozostałych dwóch badanych stopów Colado CC ora Heraenium P.

EN

The publication contains the results of the abrasion resistance tests carried out on Co-Cr-Mo and Co-Cr--Mo-W alloys using Miller apparatus. To assess the susceptibility to abrasive wear of the above mentioned alloys under natural operating conditions, tests were carried out in a specially simulated environment, consisting of a ceramic Dentine powder and artificial saliva solution with pH of 6.7. The scope of studies included the examinations of microstructure performed by light microscopy using differential interference contrast (Nomarski contrast), measurements of hardness, and SEM examinations of surfaces after the abrasion process. The results of these studies enabled formulating the conclusion that alloys from the Co-Cr-Mo and Co-Cr-Mo-W systems are characterised by high hardness of about 400-450 HV10 and minimum weight loss in the process of abrasion. These features prove high abrasive wear resistance of the examined alloys in the environment of ceramic powder and artificial saliva. Additionally, it was also found that three of the tested alloys, i.e. Remanium 2001, Colado CC and Heraenium P, unlike the Wironit LA alloy, show time-related arrests on the weight loss curves caused by different hardness values of the β-Co matrix, carbide precipitates and dendrite arms. The Wironit LA alloy was observed to wear evenly across the whole surface. It was also found that, despite differences in abrasion mechanism operating in the Wironit LA and Remanium 2001 alloys, the magnitude of weight loss has been similar and, at the same time, much lower than for the other two alloys tested, i.e. Colado CC and Heraenium P.

16

Effect of abrasion parameters on tribological properties of cast A339/SiC/10p composite

Kurtyka P., Sulima I., Malczewski P., Augustyn-Pieniążek J.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 4

189--196

EN

The paper presents the results of tribological tests conducted on an A339/SiC/10p composite reinforced with SiC particles. The test method used in the research was the ball-on-disc method combined with variable abrasion test parameters. Different materials were used for the counter-specimen (steel, Al2O3, SiC), variable load (5 and 10N) and sliding speed (0.1 and 0.5 m/s). It was found that the use of a counter-specimen made from a material of higher hardness significantly reduced the friction coefficient and the specific wear rate of the tested A339/SiC/10p composite. On the other hand, in all the friction pairs, an increase in the load while maintaining the same test conditions caused a decrease in the friction coefficient value and an increase in the specific wear rate. Additionally, in the Al2O3 counter-specimens, an abnormal decrease in the friction coefficient was observed with an increasing load, but it had no impact on the results of the specific wear rate.

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych kompozytów A339/SiC/10p. Testy metodą ball-on-disc przeprowadzono, stosując zmienne parametry, takie jak: różne przeciwpróbki (stalowa, Al2O3, SiC), obciążenie (5, 10 N) oraz prędkość ścierania (0,1 i 0,5 m/s). Badania wykazały, że zastosowanie przeciwpróbki z materiału o wyższej twardości wpływa na zmniejszenie współczynnika tarcia oraz wskaźnika zużycia badanego kompozytu A339/SiC/10p. Dla wszystkich badanych układów zaobserwowano, że wzrost obciążenia przy zachowaniu tych samych pozostałych warunków testu powoduje obniżenie wartości współczynnika tarcia oraz wzrost wskaźnika zużycia. W przypadku przeciwpróbki z Al2O3 obserwowano nietypową zależność. Wraz ze wzrostem obciążenia zanotowano jedynie nieznaczny spadek współczynnika tarcia, co nie miało bezpośredniego przełożenia na wartości wskaźnika zużycia.

17

Physicochemical and mechanical properties of Crofer 22 APU ferritic steel applied in SOFC interconnects

Stygar M., Kurtyka P., Brylewski T., Tejchman W., Staśko R.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 39, no. 2

s. 47--57

EN

The paper presents the results of investigations of the physicochemical and mechanical properties of the Crofer 22 APU steel designed for application in metallic interconnects forming the key components of solid oxide fuel cells (SOFCs). Microstructural and hardness studies of non-metallic inclusions and the matrix were carried out. Based on compression tests of raw Crofer 22 APU and the steel after 600 hrs of cyclic oxidation in air at 800°C, the composition of non-metallic inclusions and their influence on the strength properties of the steel were determined.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości fizyko-chemicznych i mechanicznych stali Crofer 22 APU dedykowanego do zastosowań na interkonektory metaliczne będących kluczowym elementem ogniw paliwowych SOFC. Przeprowadzono badania mikrostruktury oraz twardości wydzieleń niemetalicznych i osnowy. Na podstawie testów ściskania stali wyjściowej oraz stali poddanej cyklicznemu utlenianiu przez 600 h w powietrzu w 800°C określono skład wytrąceń niemetalicznych oraz wykazano ich wpływ na parametry wytrzymałościowe stali.

18

Structure analysis of the modified cast metal matrix composites by use of the RVE theory

Kurtyka P., Rylko N.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

357--360

EN

The paper presents applications of a new theory of the representative volume element (RVE) based on the Mityushev- Eisenstein-Rayleigh sums (M-sums) to describe particle-reinforced composites. This theory is applied to study F3K.10S metal matrix composites reinforced SiC particles. The most important M-sum e2 is calculated for the initial state as e2 = -0.00206281. This shows considerable heterogeneity of distribution of reinforcing particles and its anisotropic properties. Further, the results are compared with the results obtained by the FSP. It is established that the use of a single FSP process causes a significant change in the distribution of particles reinforcing phase when the value e2 becomes 3.19488. It follows from Mityushev’s theory that e2=π corresponds to isotropic distributions. The article confirms that the new RVE theory resolves the problem of the constructive pure geometrical description of the properties of composites. Further work requires the optimization and extension of the theory to three-dimensional models.

PL

W artykule przedstawiono nową teorieęRVE bazującą sumach Mityushev-Eisenstein-Rayleigh (M-sums) oraz ich wykorzystanie do opisu niektórych właściwości kompozytów wzmacnianych cząstkami. Praktyczne zastosowanie prezentowanej teorii pokazano na przykładzie kompozytu na osnowie metalowej wzmacnianego cząstkami SiC (F3K.10S). Bazując na analizowanych mikrostrukturach kompozytu, obliczono wartości sum Mityushev-Eisenstein-Rayleigh’a dla stanu wyjściowego, otrzymując wartość sumy e2 równa -0.00206281, co świadczy o dużej niejednorodności rozmieszczenia cząstek fazy wzmacniającej. Otrzymane wyniki porównano z danymi obliczonymi dla kompozytu po obróbce friction stir processing (FSP). Zaobserwowano istotny wpływ zastosowanego procesu na zmianę dystrybucji cząstek fazy wzmacniającej, co potwierdzono obliczeniowo, uzyskując wartość sumy Mityushev-Eisenstein-Rayleigh’a e2 równa 3,19488. Obserwowana tendencja zmierzania wartości sumy Mityushev-Eisenstein-Rayleigh’a e2 do liczby π świadczy o znacznej poprawie dystrybucji cząstek fazy wzmacniającej po procesie FSP. W pracy pokazano, że nowa teoria RVE bazująca na sumach Mityushev-Eisenstein-Rayleigh’a pozwala na określanie wybranych właściwości kompozytów na podstawie czysto geometrycznych czynników. Stwierdzono jednak, że konieczne są dalsze prace nad optymalizacja i rozszerzeniem teorii w celu pełnego trójwymiarowego analizowania struktur kompozytowych.

19

Microstructure and mechanical properties of Mg-2.5%Tb-0.78%Sm alloy after ECAP and ageing

Bryła K., Dutkiewicz J., Rokhlin L. L., Lityńska-Dobrzyńska L., Mroczka K., Kurtyka P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

481--487

EN

The influence of ageing and Equal Channel Angular Pressing (ECAP) on the microstructure and mechanical properties of Mg-2.5%Tb-0.78%Sm alloy has been examined. The microhardness changes during ageing at 200ºC show a slight increase. The aged microstructure at maximum hardness contains Mg12(Tb,Sm) - metastable β’ phase of size about 2-10 nm as dispersed precipitates. The orientation relationship between β’ phase and the matrix was found as follows: (0001) Mg || (110) β′, [2110] Mg || [116] β′. The ECAP passes were performed by two procedures: “I” - four passes at 350ºC; “II” - one pass at 370ºC, second pass at 340ºC and third pass at 310ºC. The grain size was reduced about 200 times as a results of ECAP process according “I” and “II” procedure. The grain refinement by ECAP improves significantly the compression yield strength and hardness. The Hall-Petch relationship was confirmed basing on microhardness measurements and the grain size after ECAP. The Mg 24 (Tb,Sm) 5 and Mg 41 (Sm,Tb) 5 particles smaller than 150 nm are located mainly at grain and subgrain boundaries and they prevent grain growth during ECAP processing. The microstructure evolution during ECAP can be described as dynamic recovery and continuous and discontinuous dynamic recrystallization.

PL

W pracy przeprowadzono badania mikrostruktury i właściwosci mechanicznych stopu Mg-2,5%Tb-0,78%Sm po procesie starzenia oraz po odkształceniu plastycznym metoda ECAP. Starzenie stopu w temperaturze 200ºC powoduje niewielki wzrost mikrotwardości. Mikrostruktura stopu starzonego o maksymalnej wartości twardości zawiera metastabilne drobnodyspersyjne wydzielenia Mg12 (Tb,Sm) - β′ o wielkości 2-10 nm. Roztwór stały α-Mg wykazuje następujące zależności krystalograficzne z wydzielonymi cząstkami β′: (0001) Mg || (110) β′, [2110] Mg || [116] β′. Odkształcenie plastyczne metoda ECAP przeprowadzono stosując dwie procedury: „I” - cztery przejścia w 350ºC, „II” - pierwsze w 370ºC, drugie w 340ºC i trzecie przejście w 310ºC. Po procesie ECAP, dla obu procedur, nastąpiło dwustukrotne zmniejszenie wielkości ziarna. Zmniejszenie wielkości ziarna uzyskane metodą ECAP znaczaco poprawia twardość oraz granice plastycznosci przy ściskaniu. Stwierdzono zależność Halla-Petcha pomiędzy wartościami mikrotwardości oraz wielkości ziaren uzyskanymi w wyniku odkształcenia metodą ECAP. Cząstki Mg 24 (Tb,Sm) 5 i Mg 41 (Sm,Tb) 5 mniejsze niż 150 nm wydzielone na granicach ziaren i podziaren zapobiegaja ich wzrostowi podczas procesu ECAP. Zmiany mikrostruktury zachodzące podczas procesu ECAP można opisać procesami dynamicznego zdrowienia oraz dynamicznej rekrystalizacji.

20

The influence of friction stir welding process on structure and mechanical properties of the AlSiCu/SiC composites

Kurtyka P., Sulima I., Wójcicka A., Ryłko N., Pietras A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2012

|

Vol. 55, nr 2

339--344

EN

Purpose: The aim of this study was to explain the influence of the friction stir welding on the size and distribution of reinforcement particles in the composite AlSiCu/SiCp, as well as determine its mechanical properties. Design/methodology/approach: Aluminium alloy reinforced with 10% vol. SiC particles with an average size of 15 microns has been joined using friction stir welding method. The joining process were carried out at rotation speed 560 rpm and linear velocity of 355 mm/min and the temperature was lower than 793 K. Microstructures of joined materials were observed according to the light and scanning electron microscopy. Changing of distribution of reinforcement particles were analysed by new RVE theory. The mechanical properties determined on the basis of compression tests. Tests were performed at room temperature at a strain rate 10-4s-1. Findings: In the resulting joints (welds) observed significant changes in the distribution of SiC particles, precipitation which was characterized by macro-heterogeneity. However, in micro scale, a few typical distributions and areas of fragmentation of the reinforcing particles were identified. Differences in the sizes of the ceramic particles were 15 microns in the initial material and 2-3 micron in the welded material, respectively. The analysis of these regions using the new RVE theory shows that the coefficient of mechanical properties anisotropy was varied from 0.500328 to 0.016961. Mechanical testing of selected parts of joints showed significant differences in the values of the plastic flow stress in advancing and retreating sides, approximately from 400 to 450 MPa. Practical implications: The obtained results can be used to optimize the welding process composites by friction stir welding. In addition, the analysis results may be used to design new methods to modify aluminium matrix composites reinforced with ceramic particles. Originality/value: The work provides information on the influence of the FSW process on the change distribution and fragmentation of reinforcing particles and mechanical properties of composites joints.