Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Light alloys for application as engine parts – comparison of properties of three materials

Ranachowski Z., Pawełek A., Drzymała P., Bonarski J., Lewandowski M., Ozgowicz W.

Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie

|

2014

|

nr 39 (111)

128--132

EN

This paper discusses the mechanical properties, microstructure and crystallographic texture of light alloys made on the base of aluminium, magnesium and lithium. An acoustic emission (AE) technique was applied to detect the moment of twinning or slip activation during compression and channel – die tests to extend the comprehension on the nature of the plastic deformation processes occurring in the investigated alloys.

2

Techniki dyfrakcji rentgenowskiej

Bonarski J

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2013

|

R. 18, nr 4

26--30

3

Porównanie wybranych metod badania porowatości odlewów ciśnieniowych ze stopu magnezu AZ91

Uniwersał A., Wróbel M., Wroński S., Bonarski J., Tchórz A., Kania B.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2013

|

Vol. 80, nr 4

235--241

PL

Istotnym czynnikiem decydującym o jakości odlewów ciśnieniowych jest ich porowatość. W pracy testowano przydatność wybranych metod badania porowatości odlewów ciśnieniowych wytwarzanych ze stopu magnezu AZ91. Stosowano następujące metody: pomiary gęstości, rentgenowską tomografią komputerową i mikroskopią akustyczną. Określono zalecany zakres zastosowań poszczególnych metod.

EN

The porosity is an important determinant of the pressure die-castings quality. The study examined the usefulness of selected methods for testing the porosity in pressure castings of the AZ91 magnesium alloy. The following methods were tested: density measurements, computed tomography and acoustic microscopy. The recommended range of application of each method was given.

4

Wybrane właściwości powłok Cu-Al2O3 do zastosowań w układach wydechowych i napędowych

Pawlak S., Bonarski J., Rakowska A., Morgiel J., Major Ł., Major B.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

662-664

PL

Przedmiotem pracy jest analiza morfologii i charakterystyka naprężeniowo- -teksturalna mikrostruktury powłok kompozytów metalowo-ceramicznych Cu-Al2O3 ze zróżnicowaną zawartością fazy ceramicznej. Identyfikacji tych charakterystyk dokonano technikami dyfrakcji rentgenowskiej oraz mikroskopii elektronowej, a dodatkowo jednorodność mikrostruktury analizowano techniką mikroskopii akustycznej. Badano dwa kompozyty Cu-Al2O3 różniące się udziałem fazy ceramicznej (2% i 10%) w postaci powłok osadzonych na podłożu Cu metodą natryskową w środowisku o temperaturze pokojowej oraz podwyższonej. Potencjalnym zastosowaniem badanych powłok kompozytowych są elementy konstrukcyjne układu wydechowego i napędowego silników lotniczych i samochodowych. Uzyskane wyniki badań pozwalają stwierdzić, że wariant 10% dodatku Al2O3 i podwyższona temperatura osadzania zapewniają uzyskanie najlepszych właściwości użytkowych (w aspekcie potencjalnych zastosowań) spośród badanych kombinacji składu fazowego kompozytu i technologii wytwarzania powłok.

EN

The presented work is focused on morphology analysis and stress-texture characteristics of metal-matrix composites Cu-Al2O3 coatings with diverse volume fraction of the ceramic phase. Identification of the microstructure characteristics was carried out by means of X-ray diffraction and electron microscopy techniques. Additionally, the acoustic microscopy was used to evaluation of microstructure inhomogeneity. Two metal-matrix composites coatings Cu-Al2O3 with 2 and 10 vol. % of the ceramic phase deposited on Cu-substrate by a cold and hot sputtering technology were examined. Potential applications of the investigated coatings are structural elements of exhaust and propulsion systems in automotive and the aerospace sectors. Obtained results allow to state that the 10% of Al2O3 and elevated temperature of the deposition process assure the best properties combination (in the potential application aspect) among the examined variants of the phase composition and technological parameters of the MMC coatings.

5

Detonation deposited Fe-Al coatings Part III: Morphology of the Ni(Cr) and Ni(Al) interlayers and Fe-Al coating sprayed onto the 045 steel substrate

Pawłowski A., Senderowski C., Bojar Z., Bonarski J., Major Ł.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 2

262-269

EN

The morphology of interlayars and the coating of Fe-Al phase detonation sprayed (DGS) on the substrate of 045 steel was analysed in the work. The Ni(Al) layer, first from the substrate side consisted of Ni with inclusions of Al oxide. The second deposited layer was Ni(Cr), which contained lamellas of Cr in the Ni matrix. The phases present in the transition layers and in the coating were identified with SEM, and EDX methods (linear and point changes of chemical composition). The identification was confirmed with the X-ray technique and TEM microstructure analysis. It was established that Al oxides and AlNiO phases appeared in the DGS process after partial melting and oxidation of Al particles, while in the not melted part of grains small grain morphology was observed. Using the X-ray method, the FeAl2O4, Fe3Al and FeAl phases were identified in the coating, the Cr and Cr2Ni3 phase in the Ni(Cr) interlayer as well as pure nickel and the NiAl phase in the Ni(Al) interlayer. The occurrence of brittle phases of Al oxide and AlNiO phases near the boundaries of layers might result in the increase of tendency to delamination. Hence the reduction of the Al content seems advantageous from the point of view of mechanical properties of the joint.

PL

W pracy poddano analizie metodą skaningowej - SEM i transmisyjnej- TEM mikroskopii elektronowej, budowę warstw pośrednich i powłokę faz typu Fe-Al natryskiwanych detonacyjnie (DGS) na podłoże stali 045. Warstwa Ni(Al) pierwsza od podłoża składa się z niklu z wtrąceniami Al i tlenku glinu. Na niej osadzona jest warstwa druga Ni(Cr) składającą się z warstewek chromu w osnowie niklu. Metodami EDX, liniowej zmiany składu oraz punktowej analizy zidentyfikowano fazy w warstwach pośrednich i powłoce. Tą identyfikację potwierdzono techniką X-ray oraz analizą mikrostruktury TEM. Ustalono, że tlenki oraz AlNiO fazy powstały w procesie DGS po nadtopieniu i utlenieniu cząstek Al, zaś w nie nadtopionej części ziaren zaobserwowano drobnoziarnistą budowę. W powłoce zidentyfikowano metodą X-ray fazy: FeAl2O4, Fe3Al oraz FeAl, w warstwie pośredniej Ni(Cr) - chrom i fazę Cr2Ni3w osnowie niklu, zaś w warstwie Ni(Al) czysty nikiel i fazę NiAl. Występowanie faz tlenku glinu i faz AlNiO w pobliżu granic warstw pośrednich powodować może zwiększenie tendencji do delaminacji. Korzystnym byłoby zatem obniżenie ilości aluminium.

6

The effect of heavy deformation on the structure of Mg-AZ31 alloy at ambient and elevated temperatures

Bonarski J., Pospiech J.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

565-568

EN

The behavior of the Mg-AZ31 (Mg based) alloy containing 3.1 wt. % Al and 1.3 wt. % Zn based on structure observations during heavy deformation by the Equal Channel Angular Pressing (ECAP) at room and elevated temperatures has been investigated. Heavy deformation of metals opens new possibilities to control the structure and texture in order to obtain new mechanical properties. The refinement of microstructure together with the increase of strength and ductility of material are the most desired effects of such a technique. Such requirements can be realized by the use of the ECAP technique often applied to deform metals of cubic and hexagonal lattices. In contrast to materials of low deformability at room temperature such as the Mg-AZ31 alloy, extrusion with the ECAP technique is not effective because usually leads to its failure. In the presented work, the results of the attempt to moderate the Mg-AZ31 alloy destruction in the ECAP processing through the use of Al-shield protection have been presented. The behavior of the Mg-based alloy in the ECAP process at room and elevated temperatures was examined with texture measurements and structure observations.

PL

Na podstawie obserwacji struktury badano zachowanie się stopu magnezu Mg AZ31 (3,1% mas. Al i 1,3% mas. Zn) podczas intensywnego odkształcenia w procesie Equal Channel Angular Pressing (ECAP) w temperaturze pokojowej i podwyższonej. Intensywne odkształcenie metali stwarza nowe możliwości sterowania strukturą i teksturą krystalograficzną w aspekcie poprawy właściwości materiału, przede wszystkim mechanicznych. Najważniejsze pożądane efekty intensywnego odkształcenia to silne rozdrobnienie mikrostruktury z równoczesnym wzrostem wytrzymałości i ciągliwości materiału. Wymagania takie spełnia metoda przeciskania przez kanał kątowy ECAP, co wykazano w wielu jej zastosowaniach dla metali o sieci regularnej i heksagonalnej. Technologia ECAP nie jest jednakże efektywna w przypadku materiałów o słabej odkształcalności w temperaturze otoczenia, takich jak stop Mg AZ31, który jest przedmiotem badań opisanych w niniejszej pracy. Przeciskanie metodą ECAP w temperaturze pokojowej prowadzi do destrukcji tego stopu. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki podjętej próby złagodzenia destrukcji stopu Mg AZ31 w procesie ECAP przez zastosowanie osłony aluminiowej. Badano zachowanie się stopu magnezu AZ31 w procesie ECAP w temperaturze pokojowej oraz podwyższonej na podstawie pomiarów tekstury i obserwacji mikrostruktury.

7

Directionally solidified CMSX-4 nickel based superalloys; microstructure, orientation, residual stress, microanalysis

Major B., Kubiak K., Bonarski J., Szczerba M., Major Ł., Rakowska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

614-617

EN

Analysis has been performed in two directions: (i) examinations of residual stress in single-crystal blades in as cast state and after heat treatment using X-ray method, (ii) diagnostics of crystallographic preferred orientation (XRD, EBSD) and study of microstructure in the micro (SEM,TEM) and nanoatomic (HREM) scale. Method of residual stress measurement in single -crystal material has been elaborated. Examinations by SEM and TEM verified two phases character of materials comprising: cubical precipitates of y'-phase surrounded by y phase of matrix. The size of precipitates was about 1 ~m. The material has a monocrystalline structure with <001> axial orientation for precipitates and <110> orientation for the substrate. The density of dislocations was smaller in the centre of the sample and they were localized at the yy' border or they cross the border along the (110) plane. For the more detailed study of dislocations at the interphase, the filtration technique "twin-oval" mask of reflection on the Fourier transform for TEM examinations was applied. Beside microstructure studies, a chemical SEM/EDX and TEM/EDS microanalysis was carried out. Examinations of residual stress revealed its high variation in "as cast" state at the various places of the blade. Application of heat treatment led to the stress relaxation and its uniformity.

PL

Prowadzono analizę w dwóch kierunkach: (i) badania metodą rentgenowską naprężeń własnych w monokrystalicznych łopatkach w stanie odlanym i po obróbce cieplnej, (ii) diagnozowania uprzywilejowanej orientacji krystalograficznej (XRD, EBSD) oraz mikrostruktury na poziomie skali mikro (SEM, TEM) oraz nano i atomowej (HREM). Opracowano metodę wyznaczania naprężeń własnych w materiale o charakterze monokrystalicznym. Badania SEM i TEM zweryfikowały charakter dwufazowy materiału, tj. osnowa otacza zbliżone do sześcianów wydzielenia y', wielkość których wynosiła około 1 ~m. Struktura tworzywa ma charakter monokrystaliczny o osiowej orientacji typu <001> dla wydzieleń oraz <110> dla osnowy. Dyslokacji w środku próbki było zdecydowanie mniej i lokowały się one albo w granicach faz y/y', albo przecinały je wzdłuż płaszczyzn (110). W celu ujawnienia w badaniach TEM dyslokacji na granicy faz zastosowano technikę filtracji maską twin-oval refleksu na transformacie Fouriera. Obok analizy mikrostruktury przeprowadzono badania mikroanalizy SEM/EDX oraz TEM/EDS. Pomiary naprężeń własnych w stanie po krystalizacji wykazały duże ich zróżnicowanie w łopatce. Zastosowana obróbka cieplna prowadziła do relaksacji naprężeń i ich ujednorodnienia.

8

Planar irregularities of texture and stress field detected by X ray diffraction technique

Tarkowski L., Bonarski J., Alexandrov I. V.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

243-246

EN

Regardless of the origin of structure irregularities of materials, recognizing its spatial distribution in a sample or constructing elements is a great research problem. One of the most effective and non-destructive tools in this range is the X-ray diffraction technique assisted by appropriate experimental method and data processing. The work presents the results of investigations of planar distribution of crystallographic texture and stress irregularities manifested by changes of diffraction effects registered by X-ray technique. As an example, the introduced method is tested on titanium rod after severe plastic deformation process.

PL

ldentyfikacja przestrzennego rozkładu niejednorodności struktury materiału, bez względu na przyczyny ich powstania, stanowi istotny problem badawczy. Jednym z najbardziej efektywnych i nieniszczących narzędzi badawczych w tym zakresie jest technika dyfrakcji rentgenowskiej. W niniejszej pracy zaprezentowano wyniki badań rozkładu planarnego tekstury krystalograficznej i naprężeń własnych przejawiających się w zmianie charakterystyki odbić dyfrakcyjnych. Wprowadzona metoda topografii tekstury i naprężeń własnych została przetestowana na prętach tytanu poddanych silnemu odkształceniu plastycznemu.

9

Phase structure and texture of electrodeposited InSn alloys on copper substrate

Ozga P., Świątek Z., Michalec M., Onderka B., Bonarski J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

307-315

EN

The In-Sn alloys are interesting as the materials used in the lead-free interconnection technology and as the replacement materials for toxic cadmium layers. This work investi gated the indium-tin layers electrodeposited from the complex citrate solutions. The citrate electrolytic baths are especially attractive as the non-toxic baths for the electrodeposition of alloys. The depositions were conducted in various hydrodynamic conditions by means of the rotatin g disc electrode technique (RDE). It was observed that the applied potential, hydrodynamic conditions, pH, composition of solution and additional organic compounds have a strong effect on the chemical composition, the phase structure and the texture of the electrodeposited layers. The phase equilibria in the Cu-In-Sn ternary system were calculated and the isopleths of the phase diagram were presented. The X-ray structural investigations of the thermal stability of the deposits on the copper substrate were carried out in the temperature range from 25 to 400°C.

PL

Stopy In-Sn są interesujące jako materiały dla technologii połączeń bezołowiowych oraz jako materiały zastępujące toksyczne warstwy kadmowe. W pracy badano warstwy indowo-cynowe osadzone z kompleksowych roztworów cytrynianowych. Kąpiele cytrynianowe są szczególnie atrakcyjne jako nietoksyczne kąpiele dla elektrolitycznego osadzania stopów. Osadzanie prowadzono w różnych warunkach hydrodynamicznych przy zastosowaniu wirującej elektrody dyskowej (WED). Stosowany potencjał, warunki hydrodynamiczne, pH, skład rorzworu i dodatki składników organicznych miały silny wpływ na skład chemiczny, strukturę fazową i teksturę osadzonych warstw. Obliczono równowagi fazowe w układzie Cu-In-Sn i przedstawiono izoplety diagramu fazowego. W zakresie 25 do 400°C przeprowadzono badania termicznej stabilności osadów na podkładzie miedzianym przy zastosowaniu strukturalnej analizy rentgenowskiej.

10

Homogeneity of the crystallographic texture and deformation behavior in Cu and Ti under severe plastic deformation

Alexandrov I. V., Bonarski J., Korshunov A. I., Tarkowski L., Sitdikov V. D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

237-241

EN

The paper presents the results of experimental studies of the evolution of the homogeneity of the crystallographic texture and deformation behavior in bulk Cu and Ti billets subjected to the different numbers of equal-channel angular pressing (ECAP). It is found that the 1st pass during ECAP of pure Cu and Ti results in the formation of the pronounced preferred orientation of crystallites. Increase of the number of ECAP passes is accompanied by the formation of pronounced texture maxima which are orderly arranged in the pole figure. The intensity of texture maxima corresponding to the central part of the billet is the highest. The heterogeneity of the deformation behavior grows significantly after the 1 st ECAP pass as compared to the initial state, but it reduces with the increasing number of ECAP passes.

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań eksperymentalnych nad rozwojem jednorodności tekstury krystalograficznej I postępu deformacji w prętach Cu I Ti poddanych cyklicznemu odkształceniu metodą przeciskania przez kanał równo-kątowy (ECAP). Stwierdzono, że w czystej Cu i Ti podczas pierwszego przepustu ECAP formuje się wyraźna uprzywilejowana orientacja krystalitów. Wraz ze wzrostem liczby przepustów ksztaltują się składowe tekstury, które są coraz bardziej stają się wyraźniejsze w postaci maksimów na figurze biegunowej. Największa intensywność tekstury występuje w obszarach zlokalizowanych w centralnej części przekroju poprzecznego odkształcanego pręta. Jednorodność postepującej deformacji po 1-wszym przepuście ECAP zwiększa się znacząco w porównaniu ze stanem wyściowym z tym, że po każdym następnym przepuście zostaje osłabiana (szczególnie w Ti).

11

Depth-profile of residual stresses in metallic/ceramic coatings

Bonarski J., Smolik J., Tarkowski L., Biel M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

49-55

EN

The use of X-ray diffraction techniques provides the wide possibilities of applying non destructive tensometry, especially for coatin gs and near-surface layers. It consists in control of residual stresses arising after different technologies or exploitation conditions. In this paper the "sin2 ψ" method of X-ray stress measurement applied to analysis of its depth profile in Cr, and CrN/Cr coatings is presented. Explanation of physical origins of the stresses revealed by carried out experiments and prediction of the stress evolution in the examined coatings are discussed.

PL

Technika dyfrakcji rentgenowskiej dostarcza szerokich możliwości stosowania nieniszczącej tensometrii, szczególnie w powłokach materiałowych i warstwach przypowierzchniowych. Polega ona na kontroli naprężeń własnych powstających po różnego rodzaju procesach technologicznych jak i w wyniku eksploatacji. W niniejszym artykule zaprezentowano rentgenowską metode "sin2 ψ" pomiaru naprężeń w zastosowaniu do analizy ich profilu głębokościowego w powłokach Cr i CrN/Cr. Przedyskutowano fizyczne uwarunkowania generowanych naprężeń na podstawie wykonanych doświadczeń i przewidywanego rozwoju naprężeń w badanych powłokach.

12

Crystallographic orientation evaluation of the δ and α phases in hardmagnetic Fe-30%Cr-8%Co alloy subjected to complex loading

Korneva A. V., Bieda M., Korznikova G., Bonarski J., Sztwiertnia K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

161-165

EN

Severe plastic deformation by upsetting and torsion of the single δ phase Fe-30%Cr-8%Co alloy caused the formation of gradient structure throughout the cross sections of sample as well as the precipitation of the intermetallic δ phase when deformed at 750, 800 and 850°C. The strongest precipitation of the δ- phase occurred in the area of the highest deformation placed close to the mobile anvil (in the bottom part of the sample). The crystallographic orientations of the tetragonal δ phase and cubic α phase in mezzo, macro and microscale were analyzed. Various techniques as X-ray diffraction, electron back-scattered diffraction (EBSD) in the scanning electron microscope (SEM) as well as convergent beam electron diffraction (CBED) in the transmission electron microscope (TEM) were used. Keywords: hard magnetic alloy, severe plastic deformation, crystallographic orientation, pole figure (PF), inverse pole figure (IPF), X-ray diffraction, EBSD/SEM, CBED/TEM

PL

Intensywne odkształcenie metodą spęczania i skręcania jednofazowego stopu a Fe-30%Cr-8%Co spowodowało tworzenie się gradientowej mikrostruktury na poprzecznych przekrojach próbek, jak również wydzielanie się międzymetalicznej fazy δ- w próbkach odkształconych w temperaturach 750, 800 i 850°C. Maksymalne wydzielanie fazy δ obserwuje się w strefie największego odkształcenia po stronie ruchomego kowadła w dolnej części próbek. Zanalizowano orientacje krystalograficzne tetragonalnej fazy δ- i regularnej fazy α w skali mezo, makro i mikro. W pracy wykorzystano zróżnicowane techniki badawcze: analizę rentgenowską, dyfrakcję elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD) oraz dyfrakcję elektronów w wiązce zbieżnej (CBED) odpowiednionio w skaningowym i transmisyjnym mikroskopie elektronowym.

13

Multiscale texture and orientation relationship investigation in Al-CuAl2 eutectic alloy

Góral A., Jura J., Bouzy E., Sztwiertnia K., Morgiel J., Bonarski J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 1

11-14

EN

The paper presents the analysis of the crystallographic texture of Al-CuAl2 eutectic alloy, carried out in some scales with the application of various measuring methods: in the macroscale – the X-ray diffraction; in the mesoscale – the scanning electron microscopy (SEM – FEG) and EBSD technique; in the microscale – the transmission electron microscopy. The applied measuring methods enabled to describe the microstructure of the examined alloy in the aspect of the occurrence of the preferred crystallographic orientations of the phases and the orientation relationship of phases on both sides of the interface.

PL

W pracy została przedstawiona analiza tekstury krystalograficznej stopu eutektycznego Al-CuAl2 wykonana w kilku umownych skalach przy zastosowaniu różnych metod pomiarowych: w skali „makro” – dyfrakcji rentgenowskiej; w skali „mezo” – skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM – FEG) i techniki EBSD; w skali „micro” – transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Zastosowane metody pomiarowe umożliwiły opis mikrostruktury badanego stopu w aspekcie występowania wyróżnionych orientacji krystalograficznych faz oraz związku orientacji faz po obu stronach powierzchni międzyfazowej.

14

Texture evolution and microstructure of ECAP Cu determined by XRD and EBSD

Schafler E., Tarkowski L., Bonarski J., Kopacz I., Pippan R., Stuwe H. P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 2

435-443

EN

The equal channel angular pressing (ECAP) as a method of severe plastic deformation imposes high strains to the materials deformed. The consequence is the crystal fragmentation of the material leading to an ultrafine or even nanograined structure yielding various improved properties. Since ECAP can achieve extraordinarily high plastic strain of material, the evolution of crystallographic texture, misorientation distribution and crystal size are of high interest. These properties have been investigated for the example of room temperature deformation by ECAP under variation of pass number (up to 16) as well as route type (A, BC and C). Based on the orientation distribution function (ODF) in the Euler angles space, the development of texture and periodical changes of its main components has been analyzed. The evolution of misorientation of the deformed microstructure accompanied with its fragmentation was observed by electron back scatter diffraction (EBSD) in terms of changeable parameters of deformation. The obtained orientation maps also reflect the influence of the macroscopic shear conditions on the development of microstructure.

PL

Metoda silnej deformacji plastycznej ECAP (equal channel angular pressing) pozwala osiagnąć bardzo duże odkształcenie materiału. Konsekwencją zastosowania takiego sposobu odkształcenia jest fragmentacja krystalitów prowadząca do struktury ultradrobnoziarnistej lub nanokrystalicznej poprawiającej znacznie właściwosci mechaniczne materiału. Z uwagi na szczególnie silne odkształcenie plastyczne materiału, interesujący staje się rozwój tekstury krystalograficznej, rozkład wzajemnych dezorientacji krystalitów jak i ich rozmiar. Parametry te były badane na przykładzie próbek Cu odkształconych metodą ECAP w temperaturze pokojowej. Zastosowano różną liczbę przepustów (maksymalnie 16) według drogi A, BC i C. Na podstawie funkcji rozkładu orientacji (FRO) przeanalizowano rozwój tekstury i periodyczne zmiany jej głównych składowych. Zmiany w rozkładzie dezorientacji i mikrostrukturze towarzyszące fragmentacji krystalitów były obserwowane techniką EBSD w zależności od parametrów deformacji. Uzyskane mapy orientacji odzwierciedlają również wpływ makroskopowych warunków ścinania na mikrostrukture odkształcanej miedzi.

15

Non-destructive testing of FGM-MADE structural elements

Bonarski J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 2

535-542

EN

Non-destructive testing of materials with laminar and gradient structure is one of priority research of temporary surface engineering. In that field crystallographic texture and residual stresses analysis in near-the-surface areas of structural elements become more and more useful. Recently introduced and verified experimentally the X-ray texture tomography (XTT) represents a non-invasive method of investigating the texture of the near-the-surface areas on X-ray penetration depth, usually up to 100 µm. It allows to localize the texture changes occurring under the sample surface to a certain definite depth. The study gives a review on application the XTT to analysis of a functionally graded material (FGM) as a non-conventional investigation its inhomogeneous structure. Principles of the XTT method for determination of texture depth-profile of the FGM-made layers are also presented. The nature of texture formation in the substrate/deposit composition is discussed.

PL

Nieniszczące badania materiałów o strukturze warstwowej oraz gradientowej są jednym z priorytetowych kierunków rozwoju współczesnej inżynierii powierzchni, a analiza tekstury krystalograficznej i naprężeń własnych w obszarach przypowierzchniowych elementów konstrukcyjnych staje sie coraz bardziej użyteczna w tym zakresie. Opracowana ostatnio rentgenowska tomografia teksturowa (RTT) reprezentuje nieniszczącą metodę badań tekstury obszarów przypowierzchniowych o grubości porównywalnej z głębokością penetracji promieni rentgenowskich, zwykle do 100 µm. Pozwala ona zlokalizować zmiany tekstury zachodzące pod powierzchnią próbki do określonej głębokości. W pracy opisano zastosowanie RTT w analizie funkcjonalnych materiałów gradientowych cechujących się niejednorodną strukturą. Podano również zasady stosowania RTT w ocenie profilu głębokościowego tekstury materiałów gradientowych. Przedyskutowano wpływ podłoża na formowanie się tekstury warstwy w materiale warstwowym.

16

Development of the orientation relationship between ferritic and austenitic phases during long time annealing of duplex stainless steel

Blicharski M., Jura J., Baudin T., Penelle R., Bonarski J., Kowalski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 2

495-502

EN

The paper presents an analysis of the orientation relationship development between ferritic and austenitic phases during long time annealing. The investigated material was duplex stainless steel. After cold-rolling with 80% reduction in thickness the samples were annealed at temperature 1050°C for 1, 10, 100 and 1000 h. The microstructure and texture were examined by optical microscopy, SEM / EBSD technique as well as X-Ray diffraction. It was found that the occurance of the special misorientation (Kurdyumow- Sachs relationship) between ferrite and austenite grains increased with annealing time. The development of texture components in the austenitic and the ferritic phases has been also analysed.

PL

W pracy przedstawiono analizę zależności pomiędzy orientacjami sąsiadujacych faz w stali odpornej na korozję (ferrytyczno-austenitycznej), poddanej długotrwałemu wyżarzaniu. Po odkształceniu 80% nadanemu przez walcowanie w temperaturze pokojowej, próbki wyżarzano w temperaturze 1050°C przez 1, 10, 100 oraz 1000 h. Zmiany mikrostruktury i tekstury badano przy pomocy mikroskopii optycznej oraz elektronowej (mikroskop skaningowy, dyfrakcja elektronów rozproszonych wstecznie) jak również dyfrakcji rentgenowskiej. Stwierdzono, że wystepowanie specjalnej dezorientacji (relacji Kurdiumowa–Sachsa) pomiedzy ziarnami fazy ferrytycznej i austenitycznej powiększało się ze wzrostem czasu wyżarzania. Analizowano również rozwój składowych tekstur fazy ferrytycznej i austenitycznej.

17

Analysis of texture formation homogeneity processes during equal-channel angular pressing

Zhilina M. V., Bonarski J., Scherbakov A. V., Alexandrov I. V., Makarychev K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 2

479-485

EN

Experimental investigations of texture formation processes were conducted in selected zones of cross section of bulk billets, subjected to equal channel angular (ECA) pressing. Pure Cu and Ti with fcc and hcp lattices, respectively were chosen as investigated materials. There was considered a case of 12 ECA pressing passes (route Bc). The angle of channels’ intersection during ECA pressing was 90°. ECA pressing rate was 6 mm/s. In the case of Cu deformation was carried out at room temperature and in the case of Ti it was elevated to 450°C. Experimental tests were carried out by means of X-ray diffraction technique. For both investigated materials, the incomplete back-reflection pole figures in selected areas of prepared samples were registered. The texture functions calculated on the basis of such incomplete pole figures enabled to calculate both the complete and inverse pole figures, and to perform the qualitative and quantitative texture analysis. Conclusions on texture homogeneity during ECA pressing of bulk Cu and Ti ingots were drawn.

PL

Eksperymentalne badania procesu tworzenia tekstury przeprowadzono w wybranych obszarach przekroju poprzecznego litych próbek poddanych wyciskaniu w kanale kątowym (ECA) o przekroju kwadratowym. Materiałami wybranymi do badań były Cu i Ti o strukturze odpowiednio fcc i hcp. Rozważano przypadek 12 przepustów wyciskania (droga Bc), przy czym kąt zakrzywienia kanału wynosił 90°. Szybkość wyciskania wynosiła 6 mm/s. W przypadky Cu deformacje przeprowadzono w temperaturze pokojowej, podczas gdy Ti w 450°C. Badania tekstury uzyskanych materiałów przeprowadzono metodą dyfrakcji rentgenowskiej. Wyznaczono niekompletne figury biegunowe wybranych obszarów uzyskanych próbek. Obliczone na podstawie niekompletnych figur biegunowych funkcje tekstury umożliwiły obliczenie kompletnych i odwrotnych figur biegunowych oraz pozwoliły na jakościową i ilościowa analizę tekstury. Wyciągnieto wnioski o jednorodności tekstury podczas wyciskania ECA sztabek Cu i Ti.

18

Wybrane aspekty formowania biozgodnych powłok dwuwiązkową metodą IBAD : [abstrakt]

Rajchel B., Proniewicz L. M., Mitura M., Bonarski J., Rakowski W.

Inżynieria Biomateriałów

|

2004

|

R. 7, nr 38-42

199-200

PL

Formowanie twardych biozgodnych powłok o dobrej adhezji na powierzchni metalowych endoprotez może umożliwić wydłużenie czasu ich pracy w organizmie człowieka. Dodatkową zaletą stosowania powłok na metalowych endoprotezach może być obniżenie migracji cząstek metalu z endoprotezy do organizmu ludzkiego. Wielopierwiastkowe oraz wielowarstwowe powłoki budowane z węgla, krzemu oraz tytanu charakteryzują się dobrymi mechanicznymi, chemicznymi oraz biologicznymi własnościami. Adhezja powłok zależy między innymi od grubości i mikrostruktury warstwy przejściowej pomiędzy powłoką a podłożem. Zarówno grubość jak i mikrostruktura warstwy przejściowej może być kontrolowana przez odpowiedni dobór metody formowania powłoki. Celem prezentowanej pracy było uformowanie oraz zbadanie mikrostruktury biozgodnych powłok typu SixCy formowanych dwuwiązkową metodą Ion Beam Assisted Deposition (DB IBAD). Metodę tę wybrano ze względu na prostotę kontroli zarówno grubości jak i mikrostruktury warstwy przejściowej oraz odpowiedni dobór oraz monitorowanie parametrów wiązek jonów. W tej metodzie do formowania powłok wykorzystywane są dwie wiązki jonów. Jedna wiązka jonów, najczęściej jonów Ar+, służy do wybicia z powierzchni płyt grafitowej i krzemowej atomów. Jako współpracują wiązkę, bombardującą dynamicznie formowaną powłokę, użyto wiązkę jonów 12C+ o energii 25 keV. Powłoki SixCy formowano zarówno z pośrednią cienką warstwą tytanu jak i bez warstwy pośredniej. Do formowania tytanowej warstwy pośredniej użyto technikę sputteringu jonowego. Do analizy uformowanych powłok zastosowano metodę RBS (Rutherford Backscattering Spectroscopy) oraz technikę NRA (Nuclear Reaction Analysis). Rozkłady głębokościowe węgla, krzemu oraz tytanu określono bombardując badaną powłokę wiązkami jonów He+. Do dokładnego określenia rozkładów głębokościowych węgla w uformowanych powłokach wykorzystano reakcję rezonansową 12C (p,p)12C. W analizach tych zmieniano energię początkową bombardującej wiązki protonów oraz kąt, pod jakim bombardowano analizowaną powłokę. Wszystkie analizowane powłoki charakteryzowały się złożoną strukturą z cienką amorficzną końcową warstwą i szeroką warstwą przejściową do podłoża. Do określenia mikrostruktury uformowanych powłok zastosowano również spektroskopię mikro-ramanowską oraz dyfrakcję promieniowania X.

EN

Formation of hard biocompatible coating layers with the best possible adhesion to substrate is a key for prolongation of working time and metallic endoprostheses. Additional bonus of application of coating layer is decreasing migration of metallic particles from endoprosthesis to human body. Multielemental and multilayer coating based on carbon, silicon and titanium is known to have good mechanical, chemical and biological properties. The adhesion of formed layers is determined by thickness and microstructure of an interface sublayer between coating and substrate. The microstructure of this interface can be controlled by the methods used for their formation. The aim of this work is the investigation of SixCy biocompatible coating layers formed by dual beam Ion Beam Assisted Deposition (DB IBAD) method. This method is applied because the thickness and the microstructure of the interface sublayer can be easily controlled by applied of ion beams parameters. In this method two ion beams were applied. One of Ar+ ion beam at the energy of 25 keV is used for sputter of graphite and silicon plates. As the co-bombarding beam, the flux of 12C+ ions at the energy of 25 keV is used. These SixCy layers are formed with or without titanium intermediate sublayer. In case of creation of the titanium sublayer the sputter method is used. Analysis of the obtained material is performed by Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS) and by Nuclear Reaction Analysis (NRA) techniques. Carbon and silicon distribution is determined by the use of He+ ion beam. For detail determination of the carbon distribution the beam of protons is applied due to the resonance reaction 12C(p,p)12C. The initial energy of protons and impact angle were varied. All investigated coating layers are shown to have complex structure with thin amorphous final sublayer and with thick interface sublayer. For determination of microstructures of formed layers the micro-Raman spectroscopy and X-ray diffraction methods are used.

19

Wpływ częstotliwości pracy lasera na teksturę i naprężenia własne w warstwach z HAp osadzanych z wykorzystaniem lasera ArF

Mróz W., Major R., Prokopiuk A., Wierzchoń T., Bonarski J., Haberko K., Major B.

Inżynieria Biomateriałów

|

2004

|

R. 7, nr 38-42

63-65

20

Surface engineering in formation of modern multiplayer structures - biofunctional hydroxyapatite coatings produced by pulsed laser ablation and glow discharge nitriding multiplex method

Major B., Wierzchoń T., Mróz W., Haberko K., Ebner R., Bonarski J., Major R., Prokopiuk A.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2004

|

Vol. 52, nr 4

283-290

EN

Biocompatible coatings produced on the basis of the chemically extracted natural hydroxyapatite (HAp) from the animal bones were deposited using multiplex method comprising glow discharge nit riding (GDN) of the titanium alloy substrate and pulsed laser deposition (PLD) of HAp on the formerly fabricated titanium nitride layer (TiN). The TiN interlayer plays an important role improving adhesion of HAp to substrate and preserves the direct contact of the tissue with metallic substrate in the case of possible cracking of HAp coating. Surface morphology of deposited layers, crystallographic texture and residual stress were studied in relation to the type of laser applied to ablation (Nd:YAG or ArF excimer), laser repetition, temperature of substrate and atmosphere in the reactive chamber.