Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Evaluation of Interfacial Tension in the Liquid Aluminum Alloy-Liquid Slag System

Suchora-Kozakiewicz M., Jackowski J.

Journal of Casting & Materials Engineering

|

2017

|

Vol. 1, no. 1

11--14

EN

In the present paper, the results from investigations regarding interfacial tensions present at the borders of a liquid aluminum alloy and two selected melted fluxes (mixtures of salts) are presented. The fluxes feature solidification characteristic curves that are very close to each other as well as differentiated chemical compositions. For the comparative investigations, the so-called surface property index (WS) is calculated for both fluxes with the use of the ion theory of slags. The investigations of the interfacial tensions were conducted on a stand that enabled the measurement of the force values accompanying the tearing-off of the probe from the interfacial surface. A very clear relationship between the interfacial tension values and the WS index values that characterize both fluxes was found. An increase in the WS index value resulted in an increase in the investigated interfacial tension values. It was also found that, in both cases under investigation, an increase in the system temperature value resulted in an increase of the values of the interfacial tensions present within. In the conclusion, we state that the metallurgical treatments (for instance, the recycling of the cast metal composite materials by way of component separation) should be conducted with the use of salt mixtures (fluxes) characterized with WS index and melting temperature values as low as possible.

2

The way of estimating interphase tension in the liquid aluminum alloy - liquid slag

Suchora-Kozakiewicz M., Jackowski J.

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 2

73--78

EN

In refining treatments (removal of solid inclusions) related to cast aluminum alloys as well as the recycling of cast metal composite material [MMK] on the matrix of aluminum and its alloys, consisting in separation of the components, substances which form another liquid phase (aside from the liquid metal (alloy)) are used. With regard to aluminum alloys, these substances are both refining fluxes and so-called recycling centers. They are composed of molten salt mixtures (mainly chlorides and fluorides). The effectiveness of their action is determined by the value of interphase tensions on the boundary with a liquid metal (alloy), which should be as small as possible. The values of interphase tensions in such system are not very well known, which led to an attempt to specify them in greater detail. A measuring station intended to specify them by means of the so-called ring test was constructed. The principle of conducting such measurements is simple but the method of their performance is difficult due to the specific properties of biphasic systems at significantly elevated temperatures. To complete the test stand (facility), a laboratory resistance crucible furnace was used and a measurement system composed of a probe that cyclically crosses the interphase boundary, the probe drive mechanism and a force gauge that continuously registers the changes in the values of forces acting on the probe. A non-standard massive cast iron crucible with a considerable thermal inertia was placed in the furnace chamber. The metal input (aluminum alloy) and salt mixtures (being refining means or recycling centers) were melted in this crucible. Trials were carried out using fixed values of the probe dimensions, speed of the probe crossing the interphase surface and frequency of registering the force gauge indications. During each series of trials, changes in the temperature values of the tested systems were recorded. It was found that both the method of measuring interphase tensions and the method of its realization performed well, ensuring reliable and reproducible results. The only drawback was the material of the probes used. The stainless steel used to make them proved to have poor resistance to the operating conditions. Despite this, the method and way of determining the interphase tension values in the systems allowed successful realization of the intended research objectives.

PL

W zabiegach rafinacji (usuwania wtrąceń stałych) odlewniczych stopów aluminium oraz recyklingu odlewanych metalowych materiałów kompozytowych (MMK) na osnowie aluminium i jego stopów, polegających na rozdzieleniu składników, stosowane są substancje tworzące drugą obok ciekłego metalu (stopu) fazę ciekłą. W przypadku stopów aluminium substancje te to zarówno topniki rafinujące, jak i tzw. ośrodki recyklingowe. Stanowią je stopione mieszaniny soli (głównie chlorki i fluorki). O skuteczności ich działania decydują wartości napięć międzyfazowych na ich granicy z ciekłym metalem (stopem). Powinny one być jak najmniejsze. Wartości napięć międzyfazowych w takich układach są mało znane, co spowodowało próbę ich dokładnego określenia. Skonstruowano stanowisko pomiarowe mające je określić za pomocą tzw. próby pierścieniowej. Zasada wykonania takich pomiarów jest prosta, lecz sposób jej realizacji jest trudny z racji specyficznych właściwości dwufazowych układów w znacznie podwyższonej temperaturze. Do skompletowania stanowiska badawczego użyto laboratoryjnego oporowego pieca tyglowego oraz układu pomiarowego złożonego z próbnika cyklicznie przekraczającego badane granice międzyfazowe, mechanizm napędu próbnika oraz siłomierza rejestrującego w sposób ciągły zmiany wartości sił działających na próbnik. W komorze pieca umieszczono nietypowy, masywny tygiel żeliwny o dużej bezwładności cieplnej, w którym topiono zarówno wsad metalowy (stop aluminium), jak i mieszaniny soli stanowiące środki rafinujące lub ośrodki recyklingowe. Próby przeprowadzono, stosując stałe wartości wymiarów użytych próbników, prędkości przekraczania przez próbnik powierzchni międzyfazowej oraz częstość rejestrowania wskazań siłomierza. W trakcie każdej z serii prób rejestrowano zmiany wartości temperatury badanych układów. Stwierdzono, że zarówno zastosowana metoda pomiaru napięć międzyfazowych, jak i sposób jej realizowania, zdały egzamin, zapewniając uzyskanie miarodajnych, powtarzalnych wyników. Jedynym mankamentem okazał się materiał stosowanych próbników. Stal nierdzewna służąca do ich wykonania okazała się mało odporna na warunki, w jakich one pracowały. Mimo tego, wykorzystana metoda i sposób określania wartości napięć międzyfazowych w badanych układach pozwoliły na pomyślne zrealizowanie zamierzonych celów badań.

3

Assessment of Usability of Molten Salt Mixtures in Metallurgy of Aluminum Alloys and Recycling of Composite Materials Based on the Matrix of Al Alloys

Jackowski J., Suchora-Kozakiewicz M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

1731--1735

EN

Effectiveness of the slags used in metallurgy of aluminum alloys and in recycling of composite materials containing these alloys depends on their surface properties at the phase boundaries they are in contact with. An index of surface properties of molten mixtures of slag-forming salts has been formulated. Its calculated values are compared with measured results of surface tension (liquid – atmosphere) and interfacial tension (liquid – liquid) in the considered systems. It was found that the index can be helpful for purposes of proper choice of the mixtures of slag-forming salts used both in Al alloys metallurgy and in recycling of composite materials based on the matrix of Al alloys.

PL

Skuteczność żużli stosowanych w metalurgii stopów aluminium i recyklingu kompozytów z udziałem tych stopów, zależy od ich właściwości powierzchniowych na granicach faz, z którymi mają kontakt. Opracowano wskaźnik właściwości powierzchniowych stopionych mieszanin soli żużlotwórczych, a jego wyliczone wartości porównano z wynikami pomiarów napięć powierzchniowych (ciecz-atmosfera) i międzyfazowych (ciecz-ciecz) dla badanych układów. Stwierdzono, że wskaźnik ten może być przydatny w doborze mieszanin soli żużlotwórczych stosowanych zarówno w metalurgii stopów Al, jak i recyklingu materiałów kompozytowych na osnowie stopów Al.

4

The analysis of changes in forces caused by solid probe passage through interface between two fluid phases

Jackowski J., Suchora-Kozakiewicz M.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 2

107--112

EN

A significant role in metallurgical and foundry processes, inclusive of the ones related to composite material technology, is played by interfacial tension arising in technological systems. In the systems related to the technology of composite castings (both ones reinforced with particles and with saturated reinforcement), interfacial tension, particularly during recycling processes, appears at the boundaries of three phases: liquid metal (alloy), liquid slag, and atmosphere, in any combinations. Knowledge of the values of these parameters facilitates the designing of technological processes. Therefore, a useful measurement method of these tensions should allow for the measurements to be carried out during a single experiment. The authors have tested a chosen method, being a combination of plate and ring methods, and found its usefulness in the case of systems composed of liquid aluminum alloys and melted salt mixtures. Since the method is based on the measurement and recording of the forces acting at the probe (solid phase) moving successively through a layer of liquid metal (alloy) to the layer of liquid slag and, afterwards, to the atmosphere, proper interpretation of the plots of the changes in the forces recorded by the measurement system have become very important. Observation of the measurement process in real systems is very difficult (or even impossible). Hence, the authors have carried out tests with the use of equivalent media at room temperature, and obtained model plots of the recorded changes in the force values in conditions of fully clear behaviour of the examined systems. Thanks to these experiments and the observations, the authors have attained necessary and unquestionable information for full interpretation of plots illustrating the changes of recorded forces under the conditions of tests using metallurgical systems occurring in the technology of e.g. recycling of cast composite materials in the matrix of aluminum alloys.

PL

Znaczącą rolę w procesach metalurgicznych i odlewniczych, w tym także związanych z technologią odlewanych materiałów kompozytowych, odgrywają napięcia międzyfazowe obecne w układach technologicznych. W układach związanych z technologią odlewów kompozytowych (zarówno zbrojonych cząstkami, jak i z nasycanym zbrojeniem), a szczególnie w procesach recyklingu, napięcia międzyfazowe występują na granicach trzech faz: ciekłego metalu (stopu), ciekłego żużla i atmosfery, w dowolnych kombinacjach. Znajomość wartości tych parametrów ułatwia projektowanie procesów technologicznych. Z tego powodu, przydatna metoda pomiarowa tych napięć winna umożliwić dokonywanie pomiarów w trakcie jednego doświadczenia. Autorzy przetestowali wybraną metodę będącą kombinacją metody płytkowej i pierścieniowej, stwierdzając jej przydatność dla układów złożonych z ciekłych stopów aluminium i roztopionych mieszanin soli. Ponieważ metoda opiera się na pomiarze i rejestracji wartości sił działających na próbnik (faza stała), przemieszczający się kolejno przez warstwę ciekłego metalu (stopu) do warstwy ciekłego żużla, a następnie do atmosfery, istotnego znaczenia nabrała właściwa interpretacja wykresów zmian wartości sił rejestrowanych przez zastosowany układ pomiarowy. Realne układy są trudne (lub niemożliwe) do bezpośredniej obserwacji przebiegu pomiaru, wobec czego autorzy wykonali próby z użyciem mediów zastępczych i w temperaturze pokojowej, uzyskując modelowe wykresy zarejestrowanych zmian wartości sił w warunkach pełnej przejrzystości zachowania się badanych układów. Dzięki wykonanym doświadczeniom i obserwacjom uzyskali niezbędne i niebudzące wątpliwości informacje dla pełnej interpretacji wykresów zmian wartości sił rejestrowanych w warunkach prób z użyciem układów metalurgicznych obecnych w technologii np. recyklingu odlewanych materiałów kompozytowych na osnowie stopów aluminium.

5

Stanowisko do oceny napięć międzyfazowych w ciekłych recyklingowych układach metalurgicznych

Jackowski J., Suchora-Kozakiewicz M.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2011

|

vol. 31, nr 3

9-19

PL

W artykule przedstawiono uzasadnienie celowości pomiarów napięć międzyfazowych w cieczach występujących w układach metalurgicznych, ze szczególnym uwzględnieniem procesów recyklingu odlewanych materiałów kompozytowych na osnowie aluminium lub jego stopów. Podkreślono specyfikę tych układów, znaczenie występujących w nich napięć międzyfazowych i trudności metodyczne ich określania. Przedstawiono wybraną metodykę oceny napięć międzyfazowych na granicy dwóch nierozpuszczalnych względem siebie cieczy. Zaproponowano i skonstruowano stanowisko pomiarowe. Przedstawiono wyniki wstępnych badań wykonanych z użyciem mediów zastępczych. Badania i ich wyniki pozwoliły na sprecyzowanie warunków prowadzenia badań z użyciem mediów rzeczywistych.

EN

The paper justifies usefulness of measuring the interphase tension in the liquids occurring in the metallurgical systems, with particular consideration of the recycling processes of the composite materials casted in the matrix of aluminum or its alloys. Specific features of these systems, the significance of the interphase tension arising in them, and the methodological difficulties related to determining the tension are accentuated. A method is presented that enables estimating the interphase tension arising at the boundary between two liquids insoluble one in the other. An appropriate measurement stand is proposed and designed. The results of preliminary research carried out with the use of the equivalent media are presented. The tests and their results allowed to formulate the conditions to be kept during the research performed with the real media.