Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Comparison of mechanical properties and structure of Haynes 282 consolidated via two different powder metallurgy methods: laser powder bed fusion and hot pressing

Maj P., Bochenek K., Sitek R., Koralnik M., Jonak K., Wieczorek M., Pakieła Z., Mizera J.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 2

art. no. e130, 2023

EN

The development of powder metallurgy methods in recent years has caused traditional casting methods to be replaced in many industrial applications. Using such methods, it is possible to obtain parts having the required geometry after a process that saves both manufacturing costs and time. However, there are many material issues that decrease the functionality of these methods, including mechanical properties anisotropy and greater susceptibility to cracking due to chemical segregation. The main aim of the current article is to analyze these issues in depth for two powder metallurgy manufacturing processes: laser powder bed fusion (LPBF) and hot-pressing (HP) methods-selected for the experiment because they are in widespread use. Microstructure and mechanical tests were performed in the main manufacturing directions, X and Z. The results show that in both powder metallurgy methods, anisotropy was an issue, although it seems that the problem was more significant for the samples produced via LPBF SLM technique, which displayed only half the elongation in the building direction (18%) compared with the perpendicular direction (almost 38%). However, it should be noted that the fracture toughness of LPBF shows high values in the main directions, higher even than those of the HP and wrought samples. Additionally, the highest level of homogeneity even in comparison with wrought sample, was observed for the HP sintered samples with equiaxed grains with visible twin boundaries. The tensile properties, mainly strength and elongation, were the highest for HP material. Overall, from a practical standpoint, the results showed that HP sintering is the best method in terms of homogeneity based on microstructural and mechanical properties.

2

The mechanical properties at room and low temperature of P110 steel characterised by means of small punch test

Romelczyk-Baishya B., Lumelskyj D., Stępniewska M., Giżyński M., Pakieła Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 1

159--165

EN

In this paper small punch test (SPT) which is one of miniaturized samples technique, was employed to characterize the mechanical properties of carbon steel P110. The tests were carried out in the range of -175°C to RT. Results obtained for SPT were compared to those calculated for tensile and Charpy impact test. Based on tensile and SPT parameters numerical model was prepared. 8 mm in diameter and 0.8 mm in height (t) discs with and without notch were employed in this research. The specimens had different depth notch (a) in the range of 0.1 to 0.4 mm. It was estimated that α factor for comparison of Tsp and DBTT for carbon steel P110 is 0.55 and the linear relation is DBTT = 0.55TSPT. The numerical model fit with force – deflection curve of SPT. If the factor of notch depth and samples thickness is higher than 0.3 the fracture mode is transformed from ductile to brittle at -150°C.

3

The effect of microstructure anisotropy on low temperature fracture of ultrafine-grained iron

Romelczyk-Baishya B., Łęczycki K., Płocińska M., Kulczyk M., Molak R., Pakieła Z.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 18, no. 4

1166--1182

EN

This papers deals with the character on low (−180 °C) temperature fracture of iron. Microcrystalline and ultrafine-grained (UFG) iron rods were investigated. To obtain UFG material 20 mm in diameter iron rod was hydrostatically extruded (HE) in two steps: from 20 to 12 mm and from 12 to 8 mm. Because of microstructure anisotropy caused by HE mini-disc and mini-beam samples were cut off from perpendicular and longitudinal cross-section of the rods. Microcrystalline rod fractured in brittle manner at low temperature for both cross-sections, but in UFG iron fracture character depended on grain's shape. For samples were crack propagates parallel to the grain's elongation axis intercrystalline fracture occurred. For mini-beams were crack propagates crosswise to the grain elongation axis transcrystalline fracture occurred and force deflection curve was similar to those obtained for room temperature.

4

Properties of Ni3Al–diamond composites sintered by Pulsed Plasma Sintering

Cymerman K., Michalski A., Pakieła Z., Moszczyńska D.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 2

88--92

EN

This study presents properties of Ni3Al–diamond composites sintered by Pulsed Plasma Sintering (PPS) with the participation of SHS reaction (Self-propagating High-temperature Synthesis). Ni3Al–diamond sinters were produced using Ni:Al (3:1 at.) powder mixtures with addition of 30 vol. % of diamond with grain size ranging from 16 to 60 μm. The sintering process was performed at 1000°C in 5 minutes under load of 100 MPa. Obtained sinters have above 99% theoretical density and show fine crystalline microstructure with relatively uniformed diamond particles, what can be observed in SEM images of polished and fracture surface. The fractures are brittle and have the intergranular character. The X-ray phase examinations have shown that each sinter contains Ni3Al, diamond and Ni3C. The sinters hardness was tested by the Vickers method and oscillated between 580 and 650 HV5. The average grain size of Ni3Al matrix in obtained composites ranged from 2.6 to 3.8 μm.

PL

Rosnące zapotrzebowanie na różnego rodzaju narzędzia skrawające skłania do poszukiwania nowszych i bardziej wytrzymałych materiałów. W przypadku narzędzi diamentowych, tj. takich z dyspersyjnie rozmieszczonymi cząstkami diamentu, bardzo ważną rolę odgrywa osnowa. Najczęściej stosowaną osnową są związki na bazie kobaltu i żelaza. Jednak ze względu na cenę, a przede wszystkim rakotwórczy wpływ na zdrowie, dąży się do wyeliminowania kobaltu. Materiałem mogącym go zastąpić mogą być związki z układu Ni–Al. Dużym zainteresowaniem naukowców w ostatnich latach cieszą się spiekane kompozyty Ni3Al z dodatkiem cząstek TiB2, TiC lub SiC.

5

Diagnostyka stanu technicznego wirników turbin parowych na podstawie badań małych próbek pobranych w sposób mało inwazyjny

Sarniak Ł., Molak R., Romelczyk B., Garyga P., Pakieła Z., Zagórski A.

Badania Nieniszczące i Diagnostyka

|

2017

|

nr 3

12--14

PL

Precyzyjna ocena stopnia degradacji materiału wirnika turbiny parowej wymaga przeprowadzenia specjalistycznych badań materiałowych, uwzględniających mikroskopię świetlną i skaningową oraz badania wytrzymałościowe. Ponieważ pozyskiwanie próbek o standardowych rozmiarach osłabiłoby pod względem wytrzymałościowym konstrukcję wirnika, w artykule zaprezentowano metodykę pobierania próbek materiału w sposób mało inwazyjny w stosunku do badanego obiektu, pozostawiający powierzchnię wirnika bez karbów i znacznych pocienień. Zastosowanie odpowiednich parametrów cięcia, chłodzenia i mocowania urządzenia umożliwiło pobranie niewielkich próbek o niezmienionej, nieodkształconej i nieprzegrzanej mikrostrukturze. W pracy omówiono metodykę badań wytrzymałościowych pobranego w ten sposób materiału przy wykorzystaniu małych próbek tj. statycznej próby rozciągania oraz metody zginania miniaturowych dysków (Small Punch Test).

EN

Accurate evaluation of the turbine rotor material degradation requires specialized material testing, including light microscopy, SE M and tensile test. Since obtaining standard size samples would significantly weaken the rotor construction, the paper presents a methodology for semi-destructive sampling the material, leaving the surface of the rotor without notches and with a relatively small wall loss. The application of suitable cutting parameters, cooling and equipment fixing enabled the sampling of small samples without interfering in their microstructure. The paper discusses the methodology of mechanical testing of the obtained material with the use of miniaturized specimens such as Miniature Specimen Tensile Test (MSTT ) and Small Punch Test (SPT) method.

6

Analiza wpływu orientacji modelu w komorze roboczej na wytrzymałość w procesie FDM

Cader M., Jastrzębska A., Pakieła Z.

Mechanik

|

2013

|

R. 86, nr 7CD

85--94

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań wpływu ułożenia próbek materiałowych w komorze roboczej maszyny FDM na ich wytrzymałość oraz wyniki pomiaru czasu wytwarzania tych próbek. Próbki zostały wykonane z wybranych materiałów stosowanych w technologii FDM. W artykule omówiono także aspekty rynkowe i właściwości technologii FDM oraz opisano wybrane materiały.

EN

The paper presents the results of the influence of material samples laying in the FDM machine chamber on their strength and the table of samples manufacture time. Samples were taken from the selected materials used in the FDM technology. The article discusses the characteristics and the aspect of the market of FDM technology, and presents information about chosen FDM materials.

7

Wpływ warunków procesu azotowania jarzeniowego na mikrostrukturę i właściwości nanokrystalicznego tytanu Grade 2

Sitek R., Matysiak H., Pakieła Z., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 3

169--172

PL

W artykule omówiono wpływ warunków procesu azotowania jarzeniowego na mikrostrukturę i właściwości nanokrystalicznego tytanu Grade 2. W celu charakteryzowania mikrostruktury warstw azotowanych stosowano metody spektroskopii masowej jonów wtórnych (SIMS), dyfrakcji (XRD) oraz elektronowej mikroskopii skaningowej i transmisyjnej. Wykazano, że w procesie prowadzonym w temperaturze 500°C na podłożu mikrokrystalicznego tytanu Grade 2 tworzy się warstwa TiN. Natomiast w tych samych warunkach w przypadku tytanu nanokrystalicznego Grade 2 jest możliwe wytworzenie warstwy TiN + Ti2N. Analiza wyników próby statycznego rozciągania wykazała, że proces azotowania jarzeniowego nieznacznie zmniejsza właściwości wytrzymałościowe nanokrystalicznego tytanu Grade 2. Zwiększa natomiast znacząco wydłużenie do zerwania. Azotowanie tytanu mikrokrystalicznego Grade 2 powoduje nieznaczne zwiększenie wytrzymałości przy zachowaniu zbliżonych wartości wydłużenia.

EN

The paper concerns the influence of glow-discharge nitriding process conditions on the microstructure and properties of nanocrystalline titanium Grade 2. The methods used to characterize the nitride layers included secondary ion mass spectroscopy (SIMS), X-ray diffraction analyses (XRD), investigations using scanning and transmission electron microscopes. It was found that during the process carried out at a temperature of 500°C, a TiN coating was formed on the microcrystalline titanium Grade 2. In the case of nano-Grade 2, on the other hand, it was possible to obtain a TiN+Ti 2N coating under identical conditions. The tensile tests revealed that the glow-discharge nitriding process results in a minor decrease in the strength of the nanocrystalline titanium Grade 2 samples, on the other hand, nitriding has a major positive influence on the elongation to fracture. In the case of the nitriding of titanium Grade 2 with a microcrystalline microstructure, a slight increase in the strength was observed while other parameters remained unchanged.

8

Microstructure and mechanical properties of fine-grained iron processed by hydroextrusion

Romelczyk B., Kulczyk M., Pakieła Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 3

883-887

EN

The aim of this study was to characterize the microstructure and properties of fine-grained iron. The samples were prepared by sintering at 1000degree Celsjus ±5degree Celsjus for 30 minutes, followed by Severe Plastic Deformation via Hydrostatic Extrusion (HE). After the sintering the rod samples were capsulated to prevent damage during extrusion. HE has been applied as a final consolidation process of iron powders. The HE process was carried out on two extrusion passes. The rods of 8 mm in diameter were obtained as a final product after hydroextrusion. The total cumulative strain was 2.3. Materials in three states were investigated: sintered, sintered and deformed by one hydrostatic extrusion pass, and two hydrostatic extrusion passes. The results were compared with the results obtained for coarse-grained Armco iron. The measurements showed that the grain size was reduced from 3.5 ±m after sintering to 180±81 nm after the 2nd extrusion pass. The tensile strength and microhardeness increased with cumulative strain of the material. The impact test carried out at -196degree Celsjus showed transformation of the fracture mechanism from cleavage for coarse-grained structure to ductile for extruded material.

PL

W pracy scharakteryzowano mikrostrukturę i mechaniczne właściwości ultradrobnoziarnistego spieku żelaza. Próbki przygotowano w dwóch etapach - wypraski spieczono w temperaturze 1000 stopni Celsjusza ±5 stopni Celsjusza w czasie 30 minut, a nastepnie spieki odkształcono metodą wyciskania hydrostatycznego [HE]. W celu uniknięcia pękania spieków proces wyciskania przeprowadzono na próbkach uprzednio zakapsułkowanych. Proces HE przebiegał w dwóch etapach a skumulowane odkształcenie wyniosło 2.3. średnica końcowego produktu wyniosła 8 mm. W pracy przedstawiono wyniki badan zarówno spieku, jak i materiału po poszczególnych wyciskaniach hydrostatycznych. Wyniki badań ujawniły redukcje rozmiaru ziaren żelaza z 3.5 ±m po spiekaniu do 180 nm po drugim wyciskaniu HE. Zarówno wytrzymałość jak i mikrotwardość wzrosły ze stopniem skumulowanego odkształcenia próbek. Wyniki badan udarnościowych porównano z wynikami otrzymanymi dla gruboziarnistego żelaza Armco. Badania udarności metoda Charpiego przeprowadzono na próbkach uprzednio chłodzonych w ciekłym azocie. Obserwacje mikroskopowe przełomów próbek po udarności wykazały zmianę charakteru pękania żelaza z łupliwego dla materiału gruboziarnistego na ciągliwy dla materiału ultradrobnoziarnistego.

9

Strength and thickness of the layer of materials used for ceramic veneers bonding

Mazurek K., Mierzwińska-Nastalska E., Molak R., Kożuchowski M., Pakieła Z.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2012

|

Vol. 14, no. 3

75-78

EN

The use of adhesive bonding systems and composites in prosthetic dentistry brought improved and more aesthetic prosthetic restorations. The adhesive bonding of porcelain veneers is based on the micromechanical and chemical bond between tooth surface, cement layer and ceramic material. The aim of the study was to measure the thickness of the material layer formed during cementing of a ceramic restoration, and - in the second part of the study - to test tension of these cements. The materials investigated comprised dual-curing materials: Variolink II, KoNroot Cem, KoNroot Cem Viscous and Panavia F 2.0, as well as a light-curing composite: Variolink Veneer. The thickness was measured with the use of ZIP Lite 250 optical gauging apparatus. SEM microscope - Hitachi Tabletop Microscope TM-100 - was used to analyse the characteristics of an adhesive bond and filler particle size of particular materials. Tension tests of the cements under study were carried out on the MTS Q Test 10 static electrodynamic apparatus. The tests showed that KoNroot Cem exhibited the best mechanical properties of bonding to enamel and dentin among the materials tested. Variolink II base light-curing cement formed the thinnest layer. All the materials tested formed the layer not exceeding 1/3 of ceramic restoration thickness.

10

Mikrostruktura i właściwości mechaniczne nadstopu INCONEL 625

Pakieła Z.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2010

|

T. 21, nr 3

143-154

PL

W referacie przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i właściwości blach z superstopu Inconel 625. Przeprowadzono ilościowe pomiary parametrów mikrostruktury i rozkładu wielkości ziarna za pomocą mikroskopii świetlnej i skaningowej mikroskopii elektronowej. Struktury dyslokacyjne badano za pomocą TEM. Badano blachy walcowane na zimno a następnie wyżarzane w różnych temperaturach, celem zbadania przebiegu rekrystalizacji statycznej. Przeprowadzono również próby rozciągania w temperaturze pokojowej i w temperaturach podwyższonych.

EN

Mechanical properties and microstructure of Inconel 625 superalloy metal plates were tested. Light and electron scanning microscopy were used for quantitative description of microstructure and grain size distribution measurement. Dislocations structure was observed by TEM. Cold rolling followed by annealing at different temperatures was performed for static recrystallization investigation. Tensile tests at room and elevated temperatures were also performed.

11

Mikrostrukturalne uwarunkowania właściwości mechanicznych nanokrystalicznych metali

Pakieła Z.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

z. 21

1-132

PL

W pracy scharakteryzowano właściwości mechaniczne materiałów nanokrystalicznych (MNK). Charakterystyki tej dokonano na podstawie analizy danych literaturowych oraz wyników badań własnych autora. Przeprowadzono analizę definicji tej grupy materiałów. Zaproponowano użycie dominującego mechnizmu odkształcenia jako kryterium podziału na charakterystyczne podgrupy oraz dokonano podziału na podgrupy. Zanalizowano charakterystyczne wymiary i odległości w strukturze materiałów z uwzględnieniem ich wpływu na właściwości mechaniczne. Dokonano krótkiego przeglądu metod wytwrzania nanokrystalicznych metali, z uwzględnieniem charakterystycznych cech mikrostruktury i właściowści tych materiałów wytwarzanych różnymi metodami. Opisano podstawowe mechanizmy odkształcenia, uwzględniając specyfikę ich działania w nanokrystalicznych metalach. Omówiono wpływ nanostruktury na takie właściwości mechaniczne MNK, jak moduł sprężystości, ciągliwość, naprężenie uplastyczniające, wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie, odporność na pękanie oraz wytrzymałość zmęczeniowa. Zaproponowano sposoby modyfikacji struktury MNK mające na celu podwyższenie ich wytrzymałości, ciągliwości oraz odporności na pękanie. Do najbardziej obiecujących metod zaliczono: modyfikację struktury granic ziaren poprzez domieszkowanie materiału lub duże odkształcenie plastyczne i obróbkę cieplną; tworzenie struktur hybrydowych; zwiększanie zdolności materiałów do generacji dyslokacji i do bliźniakowania mechanicznego poprzez takie ich domieszkowanie, które spowoduje obniżenie niestabilnej energii błędu ułożenia i niestabilnej energii bliźniakowania. Opisano praktyczne znaczenie właściowści mechanicznych MNK i przedstawiono prognozy zastosowań tych materiałów na elementy miniaturowych urządzeń elektromechanicznych (MEMS), na silnie obciążone elementy większych konstrukcji oraz jako warstw wierzchnich w urzadzeniach pracujących w warunakch dużych obciążeń mechanicznych.

EN

The paper delas with mechanical properties of nanocrystalline materials (MNK) with special consideration of bulk nanocrystalline metals. The study is based on literature reports and the author's own experiments. The definition of MNK was analyzed. It was suggested to use the dominating deformation mechanisms as a criterion of materials classification and a division into subgroups was made. Characteristic microstructure sizes and distances in the structure of material with consideration of their influence on mechnical properties were analyzed. A short review of methods of MNK processing was presented. Characteristic features of microstructure and properties of the materials produced with various methods were shown. Fundamental deformation mechanisms were described with special attention to characteristic features of MNK deformation. Influence of nanostructure on mechanical properties was described, i.e. on modulus od elesticity, ductility, yield stress, tensile and compression strenght, fracture toughness and fatigue strenght. Methods of structure modification to achieve improvement the most promissing methods: modification of grain boundaries structure by means of materials alloying or by severe plastic deformation connected with heat treatment of the materials; productions of hybrid microstructures; improvement of the materials' ability of dislocations emission and mechanical twinning by alloying causing so that unstable stacking fault energy and unstable twinning energy decreases. Practical impact of the mechanical properties of MNK was described and applications of the materials for Microelectromechnical Systems (MEMS), reliable elements of bigger structures and surface layer of devices working under heavy loads were suggested.

12

Prędkość propagacji pęknięć zmęczeniowych w stali austenityczno-ferrytycznej - wpływ wodoru i mikrostruktury

Marciniak S., Głowacka A., Pakieła Z., Świątnicki W.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2007

|

Z. 4

84-85

PL

W pracy przedstawiono badania prędkości propagacji pęknięć zmęczeniowych w stali austenityczno-ferrytycznej X2CrNiMN23-5-3 w powietrzu i w warunkach katodowego nasycania wodorem. Badania prowadzono na próbkach w dwóch stanach mikrostrukturalnych: po walcowaniu na gorąco oraz po dodatkowej obróbce cieplnej. Stal po obróbce plastycznej na gorąco cechowała się drobnoziarnistą strukturą i silnym ukierunkowaniem obszarów ferrytu i austenitu w kierunku walcowania. Obróbka cieplna spowodowała rozrost ziaren obu faz oraz zanik anizotropii mikrostrukturalnej. Wykazano, że przy małej częstotliwości obciążeń, prędkość propagacji pęknięć zmęczeniowych jest znacznie większa w środowisku wydzielającym wodór w porównaniu do prób prowadzonych w powietrzu. W próbce po walcowaniu, prędkość propagacji pęknięć zmęczeniowych w środowisku wydzielającym wodór zależy od kierunku przyłożonych obciążeń względem kierunku walcowania. Ta anizotropia prędkości propagacji pęknięć zmęczeniowych nie występuje w próbkach po obróbce cieplnej. Oznacza to, że czynniki mikrostrukturalne mają większy wpływ na propagację pęknięć zmęczeniowych w środowisku wydzielającym wodór w porównaniu do prób realizowanych w powietrzu.

EN

The investigations of fatigue crack propagation rate in austenitic-ferritic steel have been described. Fatigue tests have been performed in air and during cathodic hydrogen charging from aqueous solutions. Two various kinds of steel specimens have been tested: one of them issued from hot rolling, and the other one additionally annealed at high temperature. The hot rolled specimens had fine-grained microstructure and were composed of austenite and ferrite plates elongated in the rolling direction. The subsequent annealing induced the grain growth of both phases leading to more isotropic phase morphology. It has been shown, that at low loading frequency, the fatigue crack growth occurs at higher rate in hydrogen generating solution than in air. In the hot rolled samples the fatigue crack growth rate during hydrogen charging depended on the direction of loading, with respect to the rolling direction. This anisotropy of crack growth rate was absent in the annealed specimens. It means that microstructural factors have greater influence on the fatigue crack growth rate in hydrogen generating solution than that in air.

13

Mechanizmy niszczenia materiałów metalicznych.

Pakieła Z.

Prace Naukowe Instytutu Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2007

|

Vol. 65, nr 11

71-80

PL

W pracy omówiono mechanizmy niszczenia materiałów metalicznych, będące skutkiem zachodzenia w materiałach metalicznych zjawisk odkształcenia plastycznego i pękania. O udziale poszczególnych procesów w mechanizmie zniszczenia decydują zarówno naprężenia przenoszone przez pracujące konstrukcje, jak też środowisko pracy oraz struktura materiałów metalicznych. Dlatego w pracy oprócz różnych mechanizmów niszczenia materiałów metalicznych, zaprezentowano metody modyfikacji struktury w mogące zwiększać odporność materiałów oraz omówiono wpływ środowiska na pękanie materiałów. W opracowaniu zaprezentowano również metody badawcze służące określaniu parametrów wytrzymałościowych materiałów, pozwalających na ocenę odporności na pękanie materiałów metalicznych.

EN

This work reports mechanisms of deformation and fracture of metallic materials. Importance of various mechanisms of materials failure depends on the level of operating stresses, structure of materials and service environment of analyzed material. One of important issues of materials failure is influence if materials structure on fracture and deformation mechanisms. This report presents methods of materials fracture resistance improvement by structure modifications. Methods of materials strength and fracture resistance testing were also presented.

14

Structure and properties of nanomaterials produced by severe plastic deformation

Pakieła Z., Garbacz H., Lewandowska M., Drużycka-Wiencek A., Suś-Ryszkowska M., Zieliński W., Kurzydłowski K.

Nukleonika

|

2006

|

Vol. 51,suppl.1

19-25

EN

In recent years, a number of methods for refining the structure of metals by severe plastic deformation (SPD) have been developed. Some of those methods permit grain refinement to a nanometric level. These methods include, among others, high pressure torsion (HPT), equal channel angular pressing (ECAP) and hydrostatic extrusion (HE). The aim of this paper was a more detailed description of these methods and presentation of exemplary applications of these methods for structure refinement and improvement of mechanical properties of chosen materials. The results obtained in the present study show that the microstructures of the materials subjected to SPD studied in this work displayed considerable refinement, characterised by the formation of nanosized grains. Such a refinement resulted in increased tensile strength and hardness of the SPD materials studied in this work. In view of the results obtained on a large number of metals and alloys, a conclusion can be drawn that SPD could become an attractive way of processing materials for variety of applications.

15

Zmęczenie korozyjne stali austenityczno-ferrytycznej w warunkach nasycania wodorem

Głowacka A., Wysocka O., Miśkiewicz M., Pakieła Z., Świątnicki W.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2005

|

z. 82

305-314

PL

W pracy przedstawiono badania prędkości propagacji pęknięć zmęczeniowych w stali austenityczno-ferrytycznej 00H22N5M3 w powietrzu i w warunkach katodowego nasycania wodorem. Wykazano, że w środowisku wydzielającym wodór, na prędkość propagacji pęknięć zmęczeniowych wpływa z jednej strony częstotliwość obciążeń, a z drugiej anizotropia mikrostrukturalna stali.

EN

The fatigue crack propagation investigations have been performed in austenitic-ferritic duplex stainless steel in air and during cathodic hydrogen charging. It was shown that the crack propagation during hydrogen charging was influenced by the frequency of loading and also by the microstructural anisotropy of the steel.

16

Otrzymywanie oraz badanie materiałów ultradrobnoziarnistych i nanokrystalicznych za pomocą jednostki MAXStrain Symulatora GLEEBLE 3800

Zalecki W., Kuziak R., Łapczyński Z., Molenda R., Wojtas J., Suś-Ryszkowska M., Pakieła Z.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2005

|

T. 57, nr 4

7-14

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu parametrów odkształcenia (temperatury, wielkości i prędkości odkształcenia) na kształtowanie struktury stopu AA6061, stali austenitycznej 316L oraz materiału intermetalicznego na bazie stopu Fe-Al i wpływu rozdrobnienia mikrostruktury na własności mechaniczne. Badania stopu AA6061 miały na celu określenie równoczesnego oddziaływania odkształcenia i grzania na ewolucję mikrostruktury stopu. W wyniku przeprowadzonych badań określono warunki obróbki cieplno-plastycznej pozwalające na uzyskanie struktur drobnoziarnistych i nanokrystalicznych badanych materiałów.

EN

The purpose of this paper is to investigate the influence of deformation parameters (temperature, strain and strain rate) on forming the structure of AA6061 alloy, 316L austenitic steel and intermetallic material based on Fe-Al alloy, as well as influence of microstructure refinement on mechanical properties. The aim of the tests carried out for AA6061 alloy was to determine simultaneous influence of deformation and heating on the alloy microstructure evolution. The tests resulted in determination of thermo-plastic treatment conditions that allowed fine-grained and nanocrystalline structures to be obtained in tested materials.

17

Influence of loading course on failure stress of glass fabric reinforced polycarbonate composite

Witemberg-Perzyk D., Boczkowska A., Pakieła Z.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 1

51-55

EN

Tensile strength of woven glass reinforced composites with polycarbonate matrix was investigated. Several types of loading programs were examined: monotonic with different strain rates, monotonic with preceding loading up to different values of the stress and subsequent unloading, creep at several constant load levels preceded by fast monotonic loading. Additionally, the composite matrix structural changes at the composite failure were monitored through measurements of the degree of whiteness (fogging) occurring in the matrix material. The experimental results have pointed out the basic types of the course of loading or deformation in which the history effect on failure stress is significant for the examined material. It was found that unloading, i.e. stress relief, has no remarkable influence. Significantly lower failure stresses were obtained for the loading programs which included creep at constant load, compared to all other cases, which revealed similar failure stress values. In particular, the change of strain rate, within the limits of two orders of magnitude in simple monotonic loading tests, had practically no influence on failure stress. The degree of whiteness of the matrix in creep tests was significantly higher compared to both fast and low rate monotonic loading tests, however no regularity was observed for the tests which included unloading. It is concluded that the phenomena associated with matrix damage may significantly influence the strength of the investigated composite. A further research, aimed at explanation of the creep effect on the composite failure stress, is necessary.

PL

Przedmiotem badań była wytrzymałość na rozciąganie kompozytu o osnowie z poliwęglanu wzmacnianego tkaniną z włókien szklanych. Zbadano szereg typów programów obciążania: monofoniczne z różnymi prędkościami odkształcenia, monotoniczne ze wstępnym obciążeniem do różnych wartości i odciążeniem, pełzanie przy różnych poziomach stałego obciążenia poprzedzone szybkim obciążeniem. Dodatkowo śledzono zmiany strukturalne w osnowie poprzez pomiary stopnia zbielenia (zmętnienia). Wyniki doświadczalne wskazały podstawowe typy przebiegów obciążania lub odkształcania, przy których wpływ historii na naprężenie niszczące jest dla badanego materiału znaczący. Stwierdzono, że odciążanie nie ma zauważalnego wpływu na naprężenie niszczące. Znacząco niższe wartości otrzymano natomiast dla tych programów obciążania, które obejmowały pełzanie przy stałym obciążeniu, w porównaniu do wszystkich innych przypadków, dla których uzyskiwano zbliżone wartości naprężeń niszczących. W szczególności zmiana prędkości odkształcania w granicach dwóch rzędów wielkości praktycznie nie miała wpływu na wartość naprężenia niszczącego. Stopień zbielenia osnowy w próbach pełzania był znacząco wyższy w porównaniu do prób, w których stosowano obciążania monotoniczne, zarówno z małą, jak i dużą prędkością odkształcania, jednakże nie zaobserwowano prawidłowości dla prób obejmujących odciążanie. Można sądzić, że zjawiska związane ze zniszczeniem osnowy mogą istotnie wpływać na wytrzymałość badanego kompozytu. Stwierdzono, że niezbędne są dalsze badania w celu wyjaśnienia wpływu pełzania na naprężenie niszczące kompozytu.

18

Mikrostrukturalne uwarunkowania właściwości mechanicznych nanokrystalicznych metali

Pakieła Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2005

|

Vol. 26, nr 4

175-178

PL

Materiały nanokrystaliczne (MNK), za które zwykle uważa się materiały o średniej wielkości ziarna poniżej 100 nm są przedmiotem intensywnych badań w ostatnich latach. Zwiększona liczba prac na ten temat wiąże się z postępem w technikach ich wytwarzania oraz charakteryzowania ich struktury i właściwości. Przedmiotem prezentowanego artykułu są właściwości mechaniczne MNK. Dokonując najogólniejszej klasyfikacji, można MNK podzielić na dwie grupy: materiały małowymiarowe (nanoproszki, nanodruty, nanorurki, kropki kwantowe, nanowarstwy itp.) oraz materiały masywne (lite). W przypadku pierwszej grupy MNK, postęp wiedzy i techniczne zaawansowanie zaowocowało licznymi zastosowaniami. W przypadku materiałów masywnych postęp jest znacznie niniejszy. Wiąże się to z problemami technicznymi z wytwarzaniem tych materiałów, jak i uzyskiwaniem powtarzalnej mikrostruktury oraz związanych z nią właściwości. Na podstawie przeprowadzonych rozważań zaproponowano kierunki działań mogące doprowadzić do lepszego zrozumienia mikrostrukturalnych uwarunkowań właściwości mechanicznych MNK.

EN

Nanocrystalline metals (NM), with average grain sizes typically smaller than 100 nm, have been the subject of considerable research in recent years. Such interest has been spurred by progress in the processing of materials and by advances in methods of microstructure and properties testing. Among many interesting properties of NM, mechanical properties, such as high strength, increasing ductility with increasing strain rate, and potential for enhanced superplastic deformation at lower temperatures and faster strain rates are very important. The most general classifications of NM distinguish two groups of these materials: small size materials like nanopowders, nanotubs, nanowires, nanolayers, quantum dots and etc. and bulk nanocrystalline materials. In the firs group scientific and technical progress is relatively big and advances in this area generated many practical applications. In the case of bulk nanomaterials scientific progress is much slower. It is because of the technological difficulties with processing of these materials with repeatable, stable nanostructure. In this paper, we present mechanical properties of NM and characteristic features of NM plastic deformation and fracture.

19

Texture and residual stresses in Ti-Al and Ti-Al-Nb alloy subjected to severe plastic deformation

Mizera J., Pakieła Z., Kurzydłowski K. J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 2

395-402

EN

The paper presents an analysis of the residual stresses and texture in two alloys of the Ti-Al and Ti- Al-Nb systems (in the Ti3Al phase, which predominated in these alloys), before and after subjecting them to severe plastic deformation. In the as-received state, the texture of the Ti-Al alloy is relatively weak. The Ti-Al-Nb alloy texture has a similar character but contains a well-marked <001> component. After deformation, the texture of the Ti-Al alloy can be described by a single axial <012> component, deflected by 25š from the <001> axis, whereas the texture of the Nb-enriched alloy is much less pronounced than before deformation (in the as-received state). This can be interpreted as a result of its destruction during the deformation process. The magnitudes of the compressive residual stresses in the as- received samples ranged from 5 MPa (Ti-Al) to 15 MPa (Ti-Al-Nb). However, these results contain a relatively large error due to the large grain size. In the as-received state, the alloys are practically free of stresses. After deformation, the residual stresses were found to be again compressive and near 660 MPa in the Ti-Al alloy and 420 MPa in the Ti-Al-Nb alloy.

PL

W pracy przedstawiono analizę zmian naprężeń szczątkowych i tekstury w dwóch stopach na osnowie faz międzymetalicznych z układu Ti-Al i Ti-Al-Nb przed i po dużym odkształceniu plastycznym. Analiza tekstury nie odkształconych próbek wykazała, że w stopie Ti — Al ma ona charakter osiowy o zróżnicowanym stopniu ukształtowania. Podobny charakter ma tekstura stopu Ti-Al-Nb jednakże z wyraźną składową typu <001>. Po odkształceniu tekstura próbek stopu Ti-Al daje się opisać jedna bardzo wyraźna składowa osiowa <012>, która jest odchylona o około 25 stopni od osi <001>. Natomiast stop z dodatkiem Nb jest znacznie słabiej steksturowany w porównaniu ze stanem wyjściowym, co można zinterpretowac jako “niszczenie” tekstury w procesie odkształcania. Wartość naprężeń własnych w nie odkształconych próbkach badanych stopów wahała się stosunkowo dużym błędem ze wzgledu na dużą wielkość ziarna, wobec czego należy przyjąć, że w stanie wyjściowym stopy te są praktycznie pozbawione naprężeń mierzalnych zastosowaną metodą. Z kolei w próbkach odkształconych stwierdzono obecność naprężeń ściskających: -600 MPa i –420 MPa, odpowiednio dla stopu Ti-Al i Ti-Al-Nb.

20

Microstructure and properties of nano-metals obtained by severe plastic deformation

Pakieła Z., Suś-Ryszkowska M., Drużycka-Wiencek A., Sikorski K., Kurzydłowski K.J.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 3

407-410

EN

The present study provides a review of the structures and properties of nano-metals obtained by severe plastic deformation (SPD). The authors also analyze the methods of examining the microstructure and properties of nano-crystalline materials. The size and shape of the grains and the degree of the microstructure homoogeneity of the nano-metals produced by SPD were analyzed quantitatively. The strength properties were examined by measuring the micro-hardness and in tensile tests. The temperature stability of the microstructure was determined by examining the recovery and recrystallization kinetics.

PL

W pracy przedstawiono struktury i właściwości nanometali otrzymywanych na drodze dużych odkształceń plastycznych. Przedstawiono także sposoby badań mikrostruktury i właściwości materiałów nanokrystalicznych. Analizie ilościowej poddano wielkość i kształt ziaren oraz jednorodność mikrostruktury wytworzonych nanometali po dużym odkształceniu plastycznym. Pomiar właściwości wytrzymałościowych przeprowadzono metodą mikrotwardości oraz statycznej próby rozciągania mikropróbek ze szczególnym uwzględnieniem jednorodności odkształcenia. Stabilność temperaturową mikrostruktury określono poprzez badanie kinetyki zdrowienia i rekrystalizacji.