Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Microstructure and Phase Composition of the Ag-Al Film Wear Track: Through-Thickness Characterization by Advanced Electron Microscopy

Kryshtal O., Kruk A., Mao F., Taher M., Jansson U., Czyrska-Filemonowicz A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 1

251--256

EN

Analytical transmission electron microscopy has been applied to characterize the microstructure, phase and chemical composition of the Ag–Al wear track throughout its thickness down to the atomic level. Microscopy findings have been correlated with Ag–Al film tribological properties to understand the effect of the hexagonal solid solution phase on the tribological properties of this film. Ag–25Al (at.%) films have been produced by simultaneous magnetron sputtering of components in Ar atmosphere under 1 mTorr pressure and subjected to pin-on-disc tribological tests. It has been shown that hcp phase with (001) planes aligned parallel to the film surface dominates both in as-deposited and in tribofilm areas of the Ag–Al alloy film. Possible mechanisms of reduced friction in easily oxidized Ag–Al system are discussed and the mechanism based on readily shearing basal planes of the hcp phase is considered as the most probable one.

2

Investigation and vizualization of the cells grown on ceramic coating by electron microscopy techniques

Karbowniczek J., Gruszczyński A., Kruk A, Czyrska-Filemonowicz A.

Engineering of Biomaterials

|

2017

|

Vol. 20, no. 143 spec. iss.

37

3

The microstructure of the Sanicro 25 steel after steam oxidation studied by advanced electron microscopy and spectroscopy methods

Rutkowski B., Gil A., Ratuszek W., Woźniak B., Czyrska-Filemonowicz A.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 5

223--227

EN

Increase of the coal fired power plants efficiency is inseparable with an increase of the steam conditions. Currently used 9÷12% Cr steels are not able to withstand pressure of 30 MPa at 700°C for a long time due to their microstructure instability leading to fast damage. Development of new Fe-based materials able to work under advanced ultra-supercritical (A-USC) conditions for a long time is the key of importance. Present paper deals with a microstructure of the prospective, 22% Cr austenitic steel, Sanicro 25, heat treated or oxidized in water vapour at 700°C. Detailed characterization of the steel was performed using X-ray diffractometry as well as scanning and transmission electron microscopy techniques. Investigation led to establish the effect of temperature and water vapour environment on the microstructure stability of this modern austenitic steel. The results showed that the microstructure of the aged steel consists of M23C6 and Laves phase precipitated on the grain boundaries as well as ε-Cu, NbN, M23C6 and Z-phase precipitated within the grains. After oxidation at 700°C up to 5000 h in water vapour, Sanicro 25 developed a thin protective oxide scale at the surface, consisting mainly of Cr2O3 plates, characteristic for steels oxidation in vapour.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań stabilności mikrostruktury stali Sanicro 25 (22Cr25NiWCoCu) po starzeniu w temperaturze 700°C w czasie krótszym niż 1000 h oraz po utlenianiu w atmosferze pary wodnej w tej samej temperaturze do 5000 h. Szczególną uwagę poświęcono mikrostrukturze zgorzeliny wykształconej na powierzchni stali podczas utleniania w temperaturze 700°C oraz zmianom mikrostruktury materiału rodzimego.

4

Microstructural evolution of HR6W alloy during ageing at high temperature

Cempura G., Rutkowski B., Rydel J., Cieszyński K., Czyrska-Filemonowicz A.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 5

211--216

EN

The HR6W alloy (23Cr40Ni30Fe7WTiNb) is a candidate for boiler components of advanced ultra-supercricical (A-USC) conventional power plants. The influence of isothermal ageing at 700°C and 900°C for up to 110 hours on the microstructure of HR6W alloy was investigated in detail by advanced scanning and transmission electron microscopy methods. The results show that, beside primary MX carbonitrides, the M23C6 and Laves phase, Fe2W, were precipitated in the austenitic matrix. Their size and spatial distribution depend on ageing conditions. Microstructure changes influenced the hardness of the investigated alloy.

PL

Stop HR6W został wyprodukowany przez firmę Nippon Steel & Sumimoto Metal Corporation. Nominalny skład chemiczny stopu HR6W to 23Cr40Ni30Fe7WTiNb. Ze względu na dużą odporność na utlenianie oraz wytrzymałość na pełzanie stop HR6W jest przeznaczony do zastosowań na elementy kotłów pracujących przy parametrach ultranadkrytycznych (A-USC advanced ultra-supercritical), np.: przegrzewacze pary pierwotnej, komory wylotowe itp. Celem pracy było określenie stabilności mikrostruktury oraz jej zmian podczas wysokotemperaturowego, izotermicznego starzenia w temperaturze 700°C i 900°C w aspekcie możliwości zastosowania stopu HR6W do długotrwałej pracy w warunkach wysokiej temperatury.

5

Microstructure analysis in the creep process of a gas turbine blade of the turbine engine

Błachnio J., Kułaszka A., Ziętara M., Czyrska-Filemonowicz A.

Combustion Engines

|

2016

|

R. 55, nr 2

41--45

EN

The technical condition of gas turbine blades of the turbine engine has a significant impact on the reliability and life span of the turbine and the entire engine. In order to assess the blades’ technical condition, a visual method, with the use of optoelectronic devices, is used. In order to verify this assessment, metallographic tests are conducted. The paper presents the results of microstructural tests of the turbine rotor blades made of nickel-based monocrystalline super alloys. The aim of these tests was to determine the consequences of impacting high exhaust gas temperature and stresses occurring during operation on the stability of the blade microstructure. The progress level of the blade microstructure changes in the post-operational stage for different sections towards the blade vertical axis and was compared with the blade microstructure on delivery made of the same super alloy. A varied degree of the microstructure degradation for different blade sections was shown. The changes typical of the high-temperature creep process – γ' phase directional growth (rafting), were observed only for the thinnest walls of the upper section of the turbine blade leaf.

6

STEM-EDX and FIB-SEM Tomography of ALLVAC 718Plus Superalloy

Kruk A., Cempura G., Lech S., Czyrska-Filemonowicz A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

535--542

EN

Allvac 718Plus (718Plus) is a high strength, corrosion resistant nickel- based superalloy used for application in power generation, aeronautics and aerospace industry. The 718Plus microstructure consists of a γ matrix with γ’-Ni3(Al,Ti) and some δ- Ni3Nb phases as well as lamellar particles (η-Ni3Ti, η*-Ni6AlNb or Ni6(Al,Ti)Nb) precipitated at the grain boundaries. The primary strengthening mechanism for this alloy is a precipitation hardening, therefore size and distribution of precipitates are critical for the performance of the alloy. The aim of this study was to characterize precipitates in the 718Plus superalloy using Scanning Transmission Electron Microscope combined with Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (STEM-EDX) and Focused Ion Beam Scanning Electron Microscope (FIB-SEM). The STEM-EDX and FIB-SEM tomography techniques were used for 3D imaging and metrology of the precipitates. Transmission electron microscopy and EDX spectroscopy were used to reveal details of the 718Plus microstructure and allow determine chemical composition of the phases. The study showed that electron tomography techniques permit to obtain complementary information about microstructural features (precipitates size, shape and their 3D distribution) in the reconstructed volume with comparison to conventional particle analysis methods, e.g. quantitative TEM and SEM metallography.

7

Materials for energy systems − market aspects

Rębiasz B., Orchel-Szeląg A., Czyrska-Filemonowicz A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 10

675--681

EN

The paper presents the expected development of the global energy market and the current state and prospects of particular energy technologies. Factors determining the competitiveness of these technologies are discussed. Then materials developed under the project New materials for energy systems (NewMat), intended for different energy technologies as well as renewable energy storage and conversion, are characterized. Expected development of the properties of these materials and forecasted markets are reviewed.

PL

W artykule przedstawiono przewidywany rozwój światowego rynku energii oraz aktualny stan i perspektywy poszczególnych technologii wytwarzania energii. Omówiono czynniki określające konkurencyjność tych technologii. Następnie scharakteryzowano materiały opracowywane w ramach projektu Nowe materiały dla systemów energetycznych (NewMat), przeznaczone dla poszczególnych technologii produkcji energii oraz magazynowania energii odnawialnej. Omówiono przewidywany rozwój własności tych materiałów oraz prognozowane rynki.

8

Characterization of microporous oxide layer synthesized on Ti–6Al–7Nb alloy by micro-arc oxidation

Moskalewicz T., Kruk A., Kot M., Kayali S., Czyrska-Filemonowicz A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. 14, no. 3

370--375

EN

In this work a microporous oxide layer was formed on two phase (α+β) Ti–6Al–7Nb titanium alloy by the micro-arc oxidation process in an electrolyte containing (CH3COO)2CaH2O and Na3PO4. The thickness of the surface layer was in the range of 2.7 μm–3.6 μm. Microstructure of the surface layer and the substrate alloy was characterized with use of scanning- and transmission electron microscopy as well as by X-ray diffractometry. The microstructure of the surface layer consisted of TiO2 rutile and anatase nanocrystals as well as of amorphous regions containing mainly Ti, Ca and O atoms and a minority of P, Al and Nb ones. The surface layer was highly porous. The open pores, with diameter up to 6 µm, were homogenously distributed in the specimen surface. Electron tomography was used to investigate the pores morphology and spatial distribution. It was found that open pores exhibited a complex geometry. The closed pores had nearly spherical shape. Adhesion of the surface layer to the titanium alloy substrate was investigated by means of the scratch-test. The value of critical load LC2=14 N indicates a good layer adhesion to the underlying substrate.

9

Microstructure and properties of 12CR2MOWVTIB steel for power generation application

Cieszyński K., Osuch W., Kaczorowski M., Czyrska-Filemonowicz A.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

257--260

EN

This article presents the results of microstructural analyses of 12Cr2MoWVTiB steel. Investigations of this steel are performed in Europe for the ﬁrst time. The low-alloyed, heat-resistant 12Cr2MoWVTiB (GY102) ferritic steel was invented by the Central Iron & Steel Research Institute (CISRI) and developed by Chinese boiler producers to be used mainly on the Chinese energy market. The beginning of implementation of this steel in power plants boiler production goes back to the 50's of the last century. The material proves a good microstructural stability during long tenn service at elevated temperature. The steel was mostly applied as superheater/re-heater tubes in subcritical boilers, where the temperature was lower than 560°C. The 12Cr2MoWVTiB steel was used for boilers construction until 2005. The samples for microstructural investigation were cut from 12Cr2MoWVTiB steel tube manufactured in China. The microstructural investigation was performed using a light microscope, scanning electron microscope and transmission electron microscopes. Microhardness tests were conducted by Hannemann method. The microstructure of the as-received tube consists of ferrite grains with some bainite areas as well as primary MC carbides and secondary precipitates formed during tempering of the steel. Some of the particles precipitated during tempering were identiﬁed by electron diffraction as VC and M23C6 carbides. It was found that ﬁne VC carbides nucleate on dislocations inside the grains, while the large M23C6 carbides precipitate at the grain boundaries. Signiﬁcant differences in the grain size of the tube cross-section inﬂuence the microhardness of the tube. The microhardness of the tube interior amounts to 230 HV0.05, whereas microhardness of the outer zone ranges within 170÷190 HV0.05. Further investigations are under implementation.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analiz mikrostrukturalnych stali 12Cr2MoWVTiB. Badania nad tą stalą są wykonywane po raz pierwszy w Europie. Niskostopowa, żaroodpoma stal feriytyczna 12Cr2MoWVTiB (GY102) została opracowana przez Central Iron & Steel Research Institute (CISRI) i przez chińskich producentów kotłów do zastosowań głównie na chińskim rynku energii. Pierwsze zastosowania tej stali w blokach energetycznych sięga lat 50. ubiegłego wieku. Stal ta w czasie długotrwałej eksploatacji w kotłach w podwyższonej temperaturze wykazuje dobrą stabilność mikrostrukturalną. Stal 12Cr2MoWVTiB była stosowana głównie na wężownice przegrzewaczy pary pierwotnej i pary wtómie przegrzanej w kotłach na parametry konwencjonalne, gdzie temperatura pary była niższa niż 560°C. Stal 12Cr2MoWVTiB była używana do budowy kotłów do 2005 roku. Próbki do badań mikrostrukturalnych wycięto z rury w gatunku 12Cr2MoWVTiB wyprodukowanej w Chinach. Do badań mikrostrukturalnych użyto: mikroskopu świetlnego, skaningowego mikroskopu elektronowego oraz transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Badania mikrotwardości przeprowadzono metodą Hannemann'a. Próbki do badań mikrostrukturalnych wycięto z rury gatunku 12Cr2MoWVTiB wyprodukowanej w Chinach. Do badań mikrostrukturalnych użyto mikroskopu świetlnego, skaningowego mikroskopu elektronowego oraz transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Badania mikrotwardości przeprowadzono sposobem Hannemanna. Mikrostruktura rury w stanie dostawy składa się z ziaren feirytu z obszarami bainitu, pierwotnych węglików MC oraz wydzieleń wtómych powstałych podczas hartowania stali. Część wytrąceń powstałych podczas odpuszczania zidentyﬁkowano na podstawie dyfrakcji elektronów jako węgliki wanadu VC oraz M23C6. Z obserwacji wynika, że węgliki wanadu VC zarodkują na dyslokacjach wewnątrz ziaren, a duże węgliki M23C6 wytrącają się na granicach ziaren. Wpływ na mikrotwardość w przekroju poprzecznym rury ma znaczna różnica w wielkości ziaren. Mikrotwardość w wewnętrznej warstwie ścianki rury wynosiła 230 HV0,05, natomiast w warstwie zewnętrznej zmieniała się w granicach 170÷190 HV0,05.

10

Characterization of microstructure evolution during high temperature creep of CMSX-4 superalloy by TEM, HRSTEM and high spatial resolution EDX mapping

Dubiel B., Czyrska-Filemonowicz A.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 3

153--156

EN

Microstructural analysis ofCMSX-4 single nickel-base superalloy have been performed to investigate the mechanisms controlling its creep deformation at high temperature. The attention was focused on the examination of the dislocation networks and the chemical elements partitioning between the y and y' phases. The results of TEM investigations shown that in the primary creep stage at 950°C/185 MPa the dislocation networks are formed by reactions between dislocations. Initially unstable networks are converted into stable conﬁgurations, containing dislocations, which cannot move by slip. High spatial resolution EDX mapping allowed the investigation of chemical composition at nanoscale. It was determined, that heat treated CMSX-4 superalloy the y phase contains Co, Cr, Re as well as Ni and W. The content of Ni and W in y phase is smaller than in y' phase, which contains also Al, Ti and Ta. During the high temperature creep of CMSX-4 the morphological change of the y' particles from cubes to plates, called rafting, occurs. The increased concentration of Co and Cr at y-y' interfaces in CMSX-4 with rafted microstructure was observed. It was postulated that the observed segregation can be related with the diffusion of Co and Cr, associating dissolution of vertical y phase channels during rafting.

PL

W celu zbadania mechanizmów wysokotemperaturowego pelzania monokrystalicznego nadstopu niklu CMSX-4 przeprowadzono badania zmian mikrostruktury metodami mikroskopii elektronowej. Szczególną uwagę zwrócono na budowę siatek dyslokacyjnych oraz podział pierwiastków chemicznych pomiędzy fazy y i y'. Wyniki badań metodami TEM wykazały, że w pierwszym stadium pełzania w 950°C/185 MPa tworzą się siatki dyslokacyjne na skutek reakcji pomiędzy dyslokacjami. Początkowo niestabilne siatki dyslokacyjne ulegają przebudowie do konﬁguracji stabilnych, zawierających dyslokacje, które nie mogą się poruszać przez poślizg. Mapy rozmieszczenia pierwiastków uzyskane za pomocą STEM-EDX z wysoką rozdzielczością przestrzenną umożliwiły zbadanie składu chemicznego w nanoskali. Stwierdzono, że w nadstopie CMSX-4 w stanie obrobionym cieplnie faza y zawiera Co, Cr, Re oraz Ni i W. Zawartość Ni i W w fazie y jest mniej sza niż w fazie y', która zawiera również Al, Ti i Ta. Podczas wysokotemperaturowego pełzania w mikrostrukturze nadstopu CMSX-4 zachodzi zmiana kształtu wydzieleń fazy y' z sześciennego na płytkowy, nazywana raftingiem. Po raftingu na granicach międzyfazowych y-y' zaobserwowano zwiększone stężenie Co i Cr. Segregacj a Co i Cr do granic y-y' jest prawdopodobnie związana z rozpuszczaniem się pionowych kanałów fazy y podczas raftingu.

11

Membrany dla nowoczesnych elektrowni węglowych wytwarzających czystą energię

Rutkowski B., Malzbender J., Beck T., Czyrska-Filemonowicz A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2013

|

Vol. 80, nr 4

274--279

PL

W artykule opisano rozwój innowacyjnych materiałów ceramicznych stosowanych jako membrany do separacji tlenu z powietrza, wspierających procesy separacji CO2 w „czystych” elektrowniach węglowych, pracujących w technologii oksyspalania. Przedstawiono główne koncepcje wychwytu CO2 ze spalin (CCS, ang.: Carbon Capture and Storage), ze szczególnym uwzględnieniem procesu oxyspalania. Przybliżono zasadę działania oraz rolę membran separujących tlen w procesach CCS. Szczegółowo opisano perowskit Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3−δ (BSCF 5582), posiadający jeden z najwyższych współczynników przenikalności tlenu i przedstawiono badania mikrostruktury tego materiału.

EN

This article describes development of innovative ceramic materials to be applied as oxygen separating membranes in “zero-emission” fossilfuel power plants, operating in the oxyfuel technology. Main concepts of CO2 capture and storage (CCS) are presented. The principle of operation and the role of oxygen transport membranes (OTM) in the CCS processes are described. The perovskite-structured Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3−δ (BSCF 5582) is the most promising candidate for OTM material featuring one of the highest oxygen permeation rates. The degradation of permeation processes in BSCF 5582 and an example of unstable material microstructure is presented.

12

Powierzchniowa modyfikacja stopu tytanu z zastosowaniem elektrolitycznoplazmowego utleniania

Karbowniczek J., Buzgo M., Muhaffel F., Czyrska-Filemonowicz A.

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 122-123 spec. iss.

40--42

PL

Implanty na bazie stopów tytanu są z powodzeniem stosowane w ortopedii i dentystyce. W celu poprawienia integracji implantu z kością wykonano porowatą, hydroksyapatytową powłoką na stopie Ti-6Al-7Nb techniką elektrolityczno-plazmowego utleniania. Otrzymaną powłokę poddano analizie pod kątem mikrostruktury, chropowatości i składu fazowego. Dodatkowo wykonano wstępne badania in vitro.

EN

Titanium based implants are used both in orthopedics and dentistry. For better integration of implant with bone porous, hydroxyapatite crystals containing coating was deposited on Ti-6Al-7Nb alloy by microarc oxidation process. Microstructure, roughness and phases composition of the coating was analyzed. Moreover preliminary in vitro studies were done.

13

Nanocomposite carbon-or MoS2-based selflubricating coatings for automotive, aviation and spacecraft industries

Wendler B., Moskalewicz T., Rudnik D., Zimowski S., Kot M., Grobelny M., Pawlak W., Rylski A., Czyrska-Filemonowicz A., Makówka M., Nolbrzak P., Włodarczyk K.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 1

52-58

EN

Higher performance and reliability, reduced fuel and lubricant consumption as well as a greater solicitude to the earth's environment are nowadays the main driving forces of progress in contemporary automotive, aviation and spacecraft industries. Among the effective solutions of these issues are friction reduction in the powertrains of vehicles as well as mass reduction of engines by means of the replacement of steel parts of engines or other mechanisms by twice lighter ones made from titanium alloys. In the paper, basic information concerning the manufacturing of two types of thick carbon or MoS2-based friction reducing nanocomposite coatings is given and part of the characterization results concerning their microstructure, mechanical and tribological properties as well as the corrosion resistance of nanocomposite nc-WC/a-C and MoS2(Ti,W) coatings deposited by magnetron sputtering onto Vanadis 23 HS steel and hardened Ti6Al4V titanium alloy substrates are presented and discussed. The work was accomplished by an interdisciplinary team of researchers from AGH University of Science and Technology in Krakow, the Motor Transport Institute in Warsaw and of the Lodz University of Technology in the frame of the POIG project KomCerMet (Workpackage KCM3) financed by the Ministry of Science and Higher Education of Poland.

PL

Większa wydajność i niezawodność, niższe zużycie paliwa i smarów, a także większa troska o środowisko naturalne - to dzisiaj główne siły napędowe postępu technicznego w motoryzacji, lotnictwie i przemyśle kosmicznym. Do skutecznych sposobów rozwiązywania tych problemów należą: obniżanie strat energii wskutek tarcia w układach przenoszenia napędu, jak również obniżenie wagi konstrukcji poprzez zastąpienie stalowych elementów mechanizmów i silników dwukrotnie lżejszymi, wykonanymi ze stopów tytanu. W pracy zawarto podstawowe informacje dotyczące wytwarzania dwóch rodzajów grubych nanokompozytowych powłok niskotarciowych na osnowie amorficznego węgla bądź MoS2 osadzonych przez rozpylanie magnetronowe na podłożach ze stali Vanadis 23 i utwardzonego stopu tytanu Ti6Al4V oraz część wyników badań ich właściwości, w szczególności mikrostruktury, właściwości mechanicznych, tribologicznych oraz odporności na korozję, a także dyskusję tych wyników. Badania były wykonane w ramach projektu KomCerMet (pakiet KCM3) przez interdyscyplinarny zespół badawczy złożony z pracowników Akademii Górniczo-Hutniczej, Instytutu Transportu Samochodowego oraz Politechniki Łódzkiej w ramach Programu Operacyjnego POIG, finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

14

Microstructure characterization of tungsten based alloys for fusion application

Cempura G., Kruk A., Thomser C., Wirtz M, Czyrska-Filemonowicz A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

473--476

EN

The microstructure of two tungsten based alloys (W-1.1%TiC and W-1.7% TiC) was characterized using light microscopy, analytical electron microscopy and electron tomography. These alloys represent a class of W based dispersion strengthened alloys with TiC used as strengthening particles. Addition of TiC leads to improved creep resistance and tensile strength of the W based alloys. The results show that the W-1.7%TiC alloy exhibits large scatter in grain size, much higher porosity and contains also Ti-O particles. The W-1.1%TiC alloy has fine grained microstructure with uniformly distributed fine TiC particles within the matrix and low porosity. As a result of the different microstructure, the W-1.1%TiC alloy exhibits better mechanical properties, when compared to the W-1.7%TiC alloy.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury dwóch stopów wolframu: W-1.1%TiC oraz W-1.7%TiC. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem technik mikroskopii świetlnej, analitycznej mikroskopii elektronowej oraz tomografii elektronowej. Przebadane stopy reprezentują grupę stopów wolframu umacnianych dyspersyjnie cząstkami TiC. Dodatek TiC poprawia odporność na pełzanie oraz wytrzymałość tych stopów. Badania wykonane dla stopu W-1.7%TiC wskazują na duże różnice w wielkości ziarna, duża porowatość oraz występowanie cząstek TiO. Stop W-1.1TiC posiada drobnoziarnistą strukturę, niską porowatość oraz równomiernie rozmieszczone cząstki TiC w osnowie W. Stop W-1.1%TiC charakteryzuje się znacznie lepszymi właściwościami mechanicznymi niż stop W-1.7%TiC.

15

Contribution of electron tomography to development of innovative materials for clean energy systems and aeronautics

Kruk A., Czyrska-Filemonowicz A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

387--392

EN

The development of innovative materials for clean energy systems and aeronautics requires use of modern research methods to characterize the structure on the level from micro- to nanoscale. Modern two-dimensional imaging techniques recently available in electron microscopes allow use of tomographic methods to characterize the structure of materials. Application of modern three dimensional imaging techniques such as electron tomography allows accurate qualitative and quantitative measurement of the structure elements in the micro- and nanoscale. The electron tomography studies have been carried out for three-dimensional visualization and metrology of different materials for clean energy systems and aeronautics. Electron tomography results provided quantitative data about shape, size and distribution of the particles, complementary to those obtained by means of quantitative TEM metallography.

PL

Rozwój innowacyjnych materiałów dla niskoemisyjnych systemów energetycznych i lotnictwa wymaga zastosowania nowoczesnych metod badawczych w celu scharakteryzowania struktury na poziomie od mikro- do nanoskali. Nowoczesne dwuwymiarowe techniki obrazowania od niedawna dostępne w mikroskopach elektronowych, umożliwiają zastosowanie metod tomograficznych do scharakteryzowania struktury materiałów. Zastosowanie nowoczesnych technik trójwymiarowego obrazowania, takich jak tomografia elektronowa umożliwia dokładny jakościowy i ilościowy pomiar elementów mikrostruktury w mikro- i nanoskali. Badania metodami tomografii elektronowej przeprowadzone zostały w celu trójwymiarowej wizualizacji i metrologii elementów mikrostruktury róznych materiałów konstrukcyjnych dla systemów niskoemisyjnej energetyki i lotnictwa. Badania metodami tomografii elektronowej dostarczaja danych ilościowych dotyczacych kształtów, wielkości i rozkładu przestrzennego cząstek i są one uzupełnieniem do danych uzyskiwanych za pomocą metod ilościowej analizy metalograficznej przy wykorzystaniu transmisyjnej mikroskopii elektronowej.

16

Mikrostruktura i właściwości tribologiczne niskotarciowej powłoki MoS2(Ti, W) na utwardzonym tlenem podłożu stopu Ti-6Al-4V

Moskalewicz T., Wendler B., Nolbrzak P., Zimowski A., Czyrska-Filemonowicz A.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 3

181--184

PL

Na podłożu utwardzonego tlenem stopu Ti-6Al-4V wytworzono niskotarciową powłokę MoS2(Ti, W) metodą rozpylania magnetronowego. Grubość powłoki wynosiła ok. 3,1 μm. Pomiędzy powłoką MoS 2(Ti, W) a podłożem występuje warstwa przejściowa z tytanu technicznego o grubości ok. 20 nm. Metodami skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej oraz rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej opisano mikrostrukturę warstwy wierzchniej po obróbce powierzchniowej. Badania mikrostruktury powłoki za pomocą wysokorozdzielczej transmisyjnej mikroskopii elektronowej pozwoliły na stwierdzenie obecności cząstek MoS 2 o rozmiarach 3÷8 nm w amorficznej osnowie. Obserwowano również występowanie nanokrystalitów faz α i W. Stwierdzono znaczne obniżenie współczynnika tarcia w styku niesmarowanym od 0,85 dla stopu bez powłoki do 0,15 dla stopu z powłoką MoS 2(Ti, W). Wykazano, że zastosowana obróbka powierzchniowa istotnie wpływa również na poprawę odporności stopu Ti-6Al-4V na zużycie przez tarcie.

EN

A low friction MoS2(Ti, W) coating was deposited on the oxygen hardened Ti-6Al-4V alloy by magnetron sputtering. Microstructure characterization was performed by scanning and transmission electron microscopy methods as well as X-ray diffraction analyses. The coating thickness was about 3.1 μm. An intermediate layer composed of 20 nm thick Ti α was present between the coating and the substrate. The results of micro/nanostructural analyses performed by HRTEM showed that the coatings were composed of MoS2 nanocrystals (size in the range of 3÷8 nm) embedded in an amorphous matrix. Some Ti α and W nanocrystals were also found in the coating as well. The presence of the MoS2(Ti, W) coating decreases the friction coefficient from a value of 0.85 for the uncoated alloy to 0.15 for the coated one and essentially increases the wear resistance of the alloy.

17

Mikrostruktura i właściwości tribologiczne nanokrystaliczno-amorficznej powłoki nc-WC/a-C na podłożu stopu Ti-6Al-4V

Moskalewicz T., Wendler B., Kot M., Czyrska-Filemonowicz A.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 4

232--235

PL

W celu poprawy właściwości tribologicznych stopu Ti-6Al-4V wytworzono nanokrystaliczno-amorficzną powłokę nc-WC/a-C metodą rozpylania magnetronowego. Warstwę wierzchnią podłoża przed osadzeniem powłoki dodatkowo utwardzono atomami tlenu w plazmie wyładowania jarzeniowego. Twardość tej warstwy wzrosła od 3,4 do 10,6 GPa. Prowadzono charakterystykę mikrostruktury wytworzonej powłoki i podłoża po obróbce powierzchniowej metodami skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej oraz rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej. Grubość powłoki nc-WC/a-C wynosi 1,8 μm, natomiast twardość ok. 14 GPa. Zbudowana jest z nanokrystalicznych węglików W2C, W3C i β-WC1 - x o średnicy 2÷5 nm osadzonych w amorficznej osnowie węgla. Pomiędzy powłoką i podłożem stwierdzono obecność warstwy przejściowej o grubości 160 nm. Wykazano, że zastosowana obróbka powierzchniowa wpływa na zmniejszenie współczynnika tarcia w styku suchym od 0,4÷0,5 (stop Ti-6Al-4V) do ok. 0,1 (po obróbce powierzchniowej) oraz na poprawę odporności na zużycie w warunkach tarcia.

EN

A nanocrystalline-amorphous nc-WC/a-C coating was deposited on the Ti-6Al-4V alloy by magnetron sputtering in order to increase its tribological properties. Before coating deposition, the alloy was additionally oxygen hardened in the presence of plasma glow discharge. This treatment essentially increases the microhardness of the alloy just below the surface (from 3.4 GPa to 10.6 GPa). A nano/microstructure of the substrate material and coating was examined by scanning and transmission electron microscopy complemented by X-ray diffractometry. The coating thickness was 1.8 μm. The results of nano/ microstructural analyses showed that the coating is composed of different nanocrystals of tungsten carbides W2C, W3C and β-WC1 - x (size in the range of 2÷5 nm) embedded in an amorphous matrix. The coating hardness was measured to be about 14 GPa. The nc-WC/a-C coating decreases the friction coefficient from 0.4÷0.5 for the uncoated alloy to about 0.1 for the coated one as well as essentially improves the alloy wear resistance.

18

Zastosowanie skaningowej mikroskopii elektronowej do obrazowania oraz charakterystyki nanowłókien polimerowych stosowanych w inżynierii tkankowej

Karbowniczek J., Buzgo M., Czyrska-Filemonowicz A.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.

10--12

PL

Zastosowanie skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) pozwoliło na zobrazowanie struktury nanowłókien polimerowych otrzymanych techniką elektroprzędzenia. Na podstawie obrazów SEM przeprowadzono analizę morfologii i dystrybucji włókien, jak również wykonano pomiary średnicy włókien oraz wielkości porów. Te parametry są niezbędne do określania zależności między strukturą rusztowań komórkowych, a wzrostem komórek i tworzeniem tkanek.

EN

Scanning electron microscopy (SEM) was applied for visualization of the structure of polymer nanofibres produced by electrospinning method. The SEM images were used for analyses of the fibers' morphology and distribution. The fibers diameter and the size of pores were measured based on the SEM images. These parameters will be useful for determination of the correlation between the scaffold structure and cells growth.

19

Kompozytowa powłoka PEEK /Bioszkło® na stopie tytanu Ti-6Al-7Nb do zastosowań w medycynie

Moskalewicz T., Seuss S., Boccaccini A. R., Kot M., Czyrska-Filemonowicz A.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.

13--15

PL

Kompozytową powłokę polieteroeteroketon (PEEK)/ Bioszkło osadzono metodą elektroforezy na stopie tytanu Ti-6Al-7Nb. W celu poprawy przyczepności powłoki do podłoża próbkę poddano wyżarzaniu po obróbce powierzchniowej. Mikrostrukturę powłoki charakteryzowano za pomocą mikroskopii świetlnej oraz skaningowej- i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Powłoka była jednorodna i porowata, nie stwierdzono obecności pęknięć. Powłoka zbudowana była z cząstek bioszkła rozmieszczonych w polimerowej osnowie. Wyniki liniowej analizy składu chemicznego wykonanej metodą STEM-EDS wskazują na dyfuzję Na ze szkła do polimeru podczas wygrzewania próbki.

EN

A composite polyetheretherketone (PEEK)/Bioglass® coating was electrophoretically deposited on the Ti-6Al-7Nb substrate. Post heat treatment was performed to improve the adhesion of the coating to the substrate. The microstructure of the coating and a substrate was examined by light microscopy, scanning- and transmission electron microscopy methods. The coating is uniformly porous, without any cracks or presence of large voids. The coating is composed of Bioglass® particles embedded in a PEEK matrix. STEM-EDS line analysis revealed diffusion of Na from the glass to the PEEK.

20

Mikrostruktura i właściwości powłoki nc-WC/a-C na stali szybkotnącej HS-6-5-2

Cempura G., Moskalewicz T., Zimowski S., Wendler B., Czyrska-Filemonowicz A.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

359-362

PL

W pracy wykonano badania mikrostruktury powłoki nc-WC/a-C wytworzonej przez rozpylanie magnetronowe na stali szybkotnącej HS?6?5?2. Za pomocąskaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej oraz dyfrakcji rentgenowskiej stwierdzono, że w powłoce o grubości 1,8 um występuje faza W3C o strukturze regularnej prymitywnej w amorficznej osnowie. Pomiędzy powłoką a podłożem występowała warstwa przejściowa W. Przeprowadzono badania wybranych właściwości powłoki: przyczepności warstwy do podłoża, mikrotwardości i modułu Younga oraz odporności na zużycie przez tarcie i współczynnika tarcia. Stwierdzono, że powłoka nc-WC/a-C ma dobre właściwości ślizgowe oraz dużą odporność na zużycie w warunkach tarcia suchego.

EN

The nc-WC/a-C coating deposited by magnetron sputtering on high speed H6-5-2 steel was investigated in the paper. The investigations were performer by means of scanning and transmission electron microscopy (SEM, TEM) as well as by X-ray diffraction (XRD). The coating was 1.8 um thick and consisted of a W3C phase (of a regular primitive elementary cell) in an amorphous structure. A thin intermediate W layer between the coating and the substrate was found. Selected coating properties (adhesion to the substrate, Young's modulus, microhardness, friction coefficient and the resistance to adhesive wear) were determined. The nc-WC/a-C coating exhibited a high wear resistance and low friction coefficient.