Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Właściwości mechaniczne oraz tarciowo-zużyciowe spieków korundowych pokrytych powłoką typu TiBx

Twardowska A.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

492--493

PL

Spieki korundowe pokryto powłoką typu TiBx metodą wspomaganego jonowo rozpylania jonowego. Właściwości mechaniczne spieków z powłoką i bez powłoki określono w teście nakłucia, natomiast adhezję powłok do podłoży oraz współczynnik tarcia badano w teście tarciowo-zużyciowym metodą rysy. Nałożenie powłoki TiBx korzystnie wpłynęło na właściwości spieków korundowych.

EN

TiBx coatings were deposited by dual beam ion assisted deposition method on sintered alumina substrates. Nanoindentation test was used to determine mechanical properties of coated and uncoated samples, while adhesion and friction-wear performance were examined in a scratch-tests. Deposition of the coating was beneficial for properties of sintered alumina.

2

Functional coatings based on Ti-Si-C and Ti-B systems deposited by PLD

Twardowska A., Jaworska L., Mędala M., Rajchel B.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 6

275--281

EN

Ti-B/Ti-Si-C bilayer coatings were deposited by pulsed laser deposition method on AISI 316L steel substrates, in vacuum at room temperature. Nanoindentation tests were performed to examine mechanical properties of coated and uncoated samples using diamond indenter of Berkovich-type geometry under load of 5 mN. The friction-wear performance of coated substrates was examined in scratch — test and pin-on-disk configuration under non-lubricated sliding conditions using a diamond Rockwell C-type pin as a counterpart. Chemical bonds in coatings were studied by Raman micro-spectroscopy, while coatings microstructure was examined by atomic force microscopy AFM, scanning electron microscopy SEM and transmission electron microscopy TEM methods. For TEM and high resolution TEM (HRTEM) examinations, thin foils were cut perpendicularly to the substrate surface by focused ion beam FIB method using Ga+ ions. The laser wavelength and energy density of laser beam were the most important parameters of PLD process and proved to be essential for the microstructure and properties of the coatings. The Ti-Si-C layers deposited by PLD method were amorphous or almost amorphous with rarely distributed nanoparticles of TiSi2. Ti-B layers were amorphous or composed by TiB2 nanoparticles (nc-TiB2), embedded in amorphous Ti-B matrix (a-TiB). The friction coefficient of AISI steel substrates coated by Ti-B/Ti-Si-C was 0.22, i.e. one fourth of that for uncoated steel substrate (0.8). The wear mechanism of produced coatings was of abrasive type.

PL

Powłoki dwuwarstwowe Ti-B/Ti-Si-C zostały nałożone metodą ablacji laserowej PLD na p odłoża ze stali A ISI 3 16. Proces prowadzono w próżni 10–2 Pa, w temperaturze pokojowej. Testy nakłucia wykonywano w celu zbadania właściwości mechanicznych powlekanych i niepowlekanych próbek za pomocą wgłębnika diamentowego o geometrii typu Berkovicha pod obciążeniem 5 mN. Właściwości tribologiczne oraz tarciowo-zużyciowe powlekanych podłoży badano w skojarzeniu z diamentem, odpowiednio: w teście rysy i tarciowo-zużyciowym w geometrii trzpień-tarcza. Wiązania chemiczne występujące w powłokach analizowano metodą mikrospektroskopii Ramana. Mikrostrukturę powłok badano przed i po testach nakłucia oraz po teście zużyciowym metodami mikroskopii świetlnej, mikroskopii sił atomowych (AFM) oraz mikroskopii elektronowej: skaningowej (SEM), transmisyjnej (TEM, HRTEM) oraz skaningowo-transmisyjnej (STEM). Dla potrzeb obserwacji TEM oraz wysokorozdzielczych HRTEM, próbki do badań przygotowano w postaci cienkich folii wyciętych metodą trawienia jonowego FIB prostopadle do pokrytej powierzchni. Długość fali promieniowania laserowego oraz gęstość energii wiązki laserowej były najważniejszymi parametrami procesu PLD istotnie wpływającymi na jakość powierzchni i grubość powłok oraz właściwości mechaniczne i tribologiczno-zużyciowe podłoży pokrytych powłoką. Powłoki Ti-B/Ti-Si-C otrzymane metodą PLD były amorficzne lub amorficzno-krystaliczne. Warstwy Ti-Si-C były amorficzne lub niemal amorficzne z nielicznie występującymi nanokrystalitami fazy TiSi2. Warstwy Ti-B były także amorficzne lub amorficzno-krystaliczne, w których nanokrystality fazy TiB2 rozproszone były w amorficznej osnowie TiBx. W skojarzeniu ze diamentem wpółczynnik tarcia podłoży stalowych pokrytych powłoką wynosił średnio 0.22, co jest niemal czterokrotnie niższą wartością w odniesieniu do wartości zmierzonej dla stali AISI 316L bez powłoki (0.8). Zużycie powłok przebiegało mechanizmem ściernym.

3

Low friction Ti-B coatings deposited by dual beam IBAD method for wear resistant applications

Twardowska A.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

289--299

EN

Thin Ti-B coatings of 500 nm in thickness were deposited by dual beam ion beam assisted deposition method (DB IBAD) on the surfaces of sintered α-Al2O3 (with 1% vol. MgO) cutting inserts. Deposition of Ti-B coating was conducted in vacuum. Two beams of Ar+ ions were applied of the same energy of ~10 keV. First ion beam was directed to TiB2 target at angle 67° and used for sputtering, the second one was directed perpendicularly to the surface of alumina substrate. XPS was applied to investigate chemical bonds in Ti-B coatings. Detailed spectra of B1s and Ti 2p indicated the presence of TiB2, TiO2 and B2O3. Mechanical properties of coated and uncoated alumina composites were examined by nanoindentation test using diamond indenter of Berkovich-type geometry, loaded in range 0.5 mN to 50 mN. The friction- wear performance of coated alumina were examined in ball-on-disc test using an alumina and a 100Cr6 steel balls as counterparts, loaded at 1 N. Cutting test was carried out in longitudinal turning of 100Cr6 steel shaft without use of any liquid coolant. Coated alumina inserts were harder and more resistant to wear than uncoated ones. The highest hardness of 45 GPa, was calculated by Oliver & Pharr method for coated sample tested under the load of 1 mN. It was almost 3 times the value calculated for uncoated substrate (16.5 GPa). The wear mechanism of Ti-B coated alumina was of abrasive type with alumina ball and of mixed abrasive and adhesive type in the case of friction contact with the steel ball. SEM observation of the surface of Ti-B coated alumina tools after turning revealed the presence of a liquid phase at the worn edge.

PL

Powłoki typu Ti-B o grubości 500 nm zostały nałożone metodą dwuwiązkową IBAD ( ion beam assisted deposition) na powierzchnie płytek skrawających wytworzonych na drodze spiekania proszków α-Al2O3 (z dodatkiem 1% obj. MgO). Powłoki Ti-B nakładano w próżni (10-4Pa), stosując dwie wiązki jonów Ar+ o tej samej energii ~10 keV. Pierwszą wiązkę jonów (rozpylającą) skierowano na powierzchnię tarczy TiB2 pod kątem 67°, drugą wiązkę jonów skierowano prostopadle do powierzchni podłoży korundowych. Wiązania chemiczne w otrzymanych powłokach Ti-B badano metodą XPS. Zarejestrowane widma szczegółowe B1s oraz Ti2p wskazały na obecność TiB2 oraz tlenków TiO2 i B2O3. Właściwości mechaniczne podłoży z powłoką Ti-B oraz bez powłoki określono metodą nanoindentacji przy użyciu wgłębnika o geometrii Berkovicha, w zakresie obciążeń od 0,5 mN do 50 mN. Właściwości tribologiczno-zużyciowe określono w teście zużycia w geometrii kula-tarcza (ball-on-disc test) przy użyciu kulki korundowej oraz stalowej 100Cr6 (jako przeciwpróbki) przy obciążeniu 1 N. Testy skrawności przeprowadzono podczas toczenia wzdłużnego wałka ze stali 100Cr6 bez stosowania cieczy chłodząco-smarujących. Twardość i odporność na zużycie ścierne płytek z powłoką Ti-B były wyższe w porównaniu do płytek referencyjnych (bez powłoki). Najwyższą twardość 45 GPa, obliczono metodą Olivier & Phaar’a dla płytek z powłoką Ti-B przy obciążeniu wgłębnika 1 mN, co stanowiło niemal trzykrotnie wyższą wartość w stosunku do twardości zmierzonej dla podłoży bez powłoki (16,5 GPa). Zużycie płytek z powłoką w kontakcie ciernym z przeciwpróbką korundową miało charakter ścierny, a w przypadku współpracy z kulką stalową- miało charakter mieszany: ścierno-adhezyjny. Obserwacje SEM powierzchni narzędzi pokrytych powłoką Ti-B w obszarze krateru powstałego w próbie skrawności wykazały obecność fazy ciekłej na krawędzi zużytych ostrzy.

4

Tribological behaviour of AISI 316L steel after deposition of Ti-Si-C/Ti-B coatings by dual beam IBAD method

Twardowska A., Rajchel B., Szutkowska M., Zimowski S.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

382--385

EN

In this work, the results of mechanical and tribological properties examinations of AISI 316L with bilayered Ti-Si-C/Ti-B coatings deposited by dual beam IBAD method are presented. Nanoindentation test was conducted on coated and uncoated steel substrates using Berkovich-type diamond indenter under the load of 5 mN and 10 mN. Hardness HIT and Young modulus E were calculated using Olivier and Pharr method [1]. Single-pass scratch-test in pin-on-disc conﬁguration and multipass, bidirectional friction-wear test in ball-on-disc conﬁguration were applied to reveal the deformation and wear of the coated samples under non-lubricated sliding conditions. Parameters of DB IBAD process allowed to fonn Ti-Si-C/Ti-B dense, flat (Ra 8 nm) and thin coatings. The thickness of the coating was 3001500 nm, the thickness of the single layer in Ti-Si-C/Ti-B coatings was 150+200 nm. Raman spectra of the coated substrates were recorded at room temperature with laser beam length of 532 nm, working in low and high resolution mode. Analysis of recorded spectra revealed that all deposited coatings were multiphase. There were the peaks in position characteristic for Ti3SiC2 and TiB2 indicating the presence of these phases. Friction coefﬁcient of deposited coating on steel substrates was low, in the range of 0. 12÷0.23. Coatings were well adherent to substrates: critical loads LC1 and LC2 were evaluated as 2 N and 7 N, respectively. The surfaces of coatings were examined in the area of produced indentations, scratch and wear tracks by light microscope and atomic force microscope.

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych i tribologicznych stali AISI 316L z powłoką Ti-Si-C/Ti-B nałożoną metodą dwuwiązkową IBAD. Na pokrytych i niepokrytych podłożach stalowych przeprowadzono testowi nanoindentacji przy użyciu diamentowego wgłębnika Berkovicha, pod obciążeniem 5 mN i 10 mN. Twardość HIT oraz moduł Younga E obliczono metodą Oliviera i Pharra [1]. Dla zbadania odkształcenia i zużycia w warunkach tarcia na sucho przeprowadzono próbę zarysowania powierzchni powłok (scratch-test) w układzie pin-on-disc oraz próbę zużycia w ruchu posuwisto-zwrotnym w konﬁguracji ball-on-disc. Parametry procesu dwuwiązkowego IBAD pozwoliły nałożyć gęste, gładkie (Ra 8 nm), cienkie powłoki typu Ti-Si-C/Ti-B. Grubość powłok wynosiła od 300 nm do 500 nm, grubość pojedynczej warstwy w powłoce - od 150 nm do 250 nm. Widma Ramana zarejestrowano z pokrytych podłoży w temperaturze pokojowej, stosując wiązkę światła laserowego o długości fali 532 nm, pracując w trybie niskiej i wysokiej rozdzielczości. Analiza zarejestrowanych widm wykazała, że wszystkie powłoki są wielofazowe. Występujące piki w pozycjach charakterystycznych dla Ti3SiC2 i TiB2 wskazały na obecność tych faz w powłokach. Współczynnik tarcia powierzchni stalowej z powłoką był niski: w zakresie 0,12÷0,23. Powłoki dobrze przylegały do podłoży: krytyczne obciążenie LC1 i LC2 wyniosły odpowiednio 2 N i 7 N. Powierzchnie powłok w obszarze pomiaru twardości, ścieżek zarysowania i zużycia zbadano przy użyciu mikroskopu świetlnego oraz mikroskopu sił atomowych.

5

Naprężenia własne w stali AISI 316L po uformowaniu powłok Ti-b/Ti-Si-C metodami IbAD oraz PLD

Twardowska A., Rajchel B.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 2

78--81

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań składu fazowego oraz naprężeń własnych w stali AISI 316L po procesie formowania dwuwarstwowych powłok Ti-B/Ti-Si-C. Do formowania powłok zastosowano dwie metody: ablację laserową PLD oraz dwuwiązkową metodę IBAD, wykorzystując tarcze z węglika tytanowo-krzemowego Ti3SiC2 oraz diborku tytanu TiB2. Badania składu fazowego oraz jego zmian w funkcji odległości od powierzchni przeprowadzono metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) w geometrii Bragg- -Brentano oraz stałego kąta padania GIXRD dla kątów 0,5°; 1° i 3°. Wartości naprężeń własnych obliczano metodą g-sin2ψ [1], wyznaczając uprzednio precyzyjnie położenie pików dyfrakcyjnych dla kolejnych odbić fazy Fe- γ. Budowa powłok Ti-B/Ti-Si-C była wielofazowa. W zależności od zastosowanej metody formowania wystąpiły niewielkie różnice w składzie fazowym warstw w powłoce oraz rodzaju i wielkości naprężeń własnych. Badania mikrostrukturalne przeprowadzone za pomocą TEM (SAED) i HRTEM potwierdziły amorficzną lub częściowo amorficzną budowę powłok z nanokrystalicznymi wydzieleniami faz z układu Ti-Si-C w amorficznej osnowie.

EN

In this paper X-ray diffraction method was used to analyze phase composition and residual stresses in AISI 316L steel after Ti-B/Ti-Si-C coatings deposition. Bi-layered coatings were formed at room temperature by dual beam ion assisted deposition IBAD and pulsed laser deposition PLD techniques using compound targets of Ti 3SiC2 and TiB2. XRD analysis was conducted in Bragg-Brentano and grazing incident geometry GIXRD for 0,5°, 1° and 3°. Residual stresses were calculated by g-sin2ψ method [1], using precise location of X-ray diffraction peaks previously determined for successive reflections of Fe-γ phase. Ti-B/Ti-Si-C coatings were multiphase. There were differences in phase composition of coatings and type and size of macrostress determined in steel, depending on deposition methods. TEM (SAED) and HRTEM examinations of coated steel confirmed amorphous or partially amorphous composition of coatings with nanoparticles of Ti-Si-C system embedded in amorphous matrix.

6

Analiza stanu naprężeń w powłokach ceramicznych wielofazowych dwuwarstwowych otrzymywanych metodami PVD na podłożu metalicznym

Twardowska A., Kowalski M.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

588--591

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań naprężeń własnych w układzie stal AISI 316L-powłoka Ti-B/Ti-Si-C po procesie formowania z zastosowaniem dwóch metod: ablacji laserowej PLD oraz dwuwiązkowej metody IBAD, wykorzystując tarcze z węglika tytanowo-krzemowego Ti3SiC2 oraz dwuborku tytanu TiB2. Badania składu fazowego oraz jego zmian w funkcji odległości od powierzchni przeprowadzono metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) w geometrii Bragg-Brentano oraz stałego kąta padania dla kątów 0,5° i 1°. Wartości naprężeń własnych obliczano metodą g-sin2ψ, wyznaczając uprzednio precyzyjnie położenie pików dyfrakcyjnych dla kolejnych odbić fazy Fe-γ. Budowa powłok Ti-B/Ti-Si-C była wielofazowa. W zależności od zastosowanej metody formowania wystąpiły niewielkie różnice w składzie fazowym warstw w powłoce oraz rodzaju i wielkości makronaprężeń. Przeprowadzono obliczenia numeryczne rozkładu temperatury oraz naprężeń w układzie stal AISI 316L-powłoka Ti-B/Ti-Si-C, wykorzystując program Ansys. Wyniki przeprowadzonych obliczeń wskazały na większe wartości naprężeń w analizowanym układzie niż wyznaczone metodą g-sin2ψ.

EN

In this paper X-ray diffraction method was used to analyze residual stresses in AISI 316L steel after Ti-B/Ti-Si-C coatings deposition. Bi-layered coatings were formed at room temperature by dual beam ion assisted deposition IBAD and pulsed laser deposition PLD techniques using compound targets of Ti3SiC2 and TiB2. XRD analysis was conducted in Bragg-Brentano and grazing incident geometry for 0,5° and 1°. Residual stresses were calculated by g-sin2ψ method, using precise location of X-ray diffraction peaks previously determined for successive reflections of Fe-γ phase. Ti-B/Ti-Si-C coatings were multiphase. There were differences in phase composition of coatings and type and size of macrostress determined in steel, depending on deposition method. Additionally, the numerical calculations of temperature distribution and stress distribution after Ti-B/Ti-Si-C coatings deposition were carried out using Ansys finite element commercial software. The results obtained from numerical calculations show some discrepancy with results obtained by g-sin2ψ method.

7

Charakterystyka powłok Ti-Si-C formowanych metodą IBAD na stali 316L

Twardowska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1270-1273

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań powłok Ti-Si-C wytworzonych na podłożu stalowym (AISI 316L) metodą dwuwiązkową IBAD. Proces prowadzono w próżni, stosując węglik tytanowo-krzemowy Ti3SiC2 jako substancję rozpylaną (target), bombardowaną wiązką jonów Ar+ o energii 15 keV. Charakterystyki otrzymanych powłok dokonano za pomocą rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej (XRD), konfokalnej dyspersyjnej mikrospektroskopii ramanowskiej, metod mikroskopii elektronowej skaningowej i transmisyjnej (SEM, EDS, TEM). Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że zastosowane parametry procesu IBAD pozwoliły uformować jednorodne, ciągłe powłoki o grubości poniżej 0,9 um. Stwierdzono wielofazową budowę powłok składających się z amorficznej osnowy (o stosunku zawartości 70% mas. Si/ 30% mas. Ti) oraz wydzieleń faz: Ti5Si3, Si2Ti oraz Ti6C3,75. Widma ramanowskie zarejestrowane dla uformowanych powłok w trybie wysokiej zdolności rozdzielczej (HR) wskazały na piki opisane funkcją typu Gauss-Lorentza, odpowiadające liczbom falowym 152 cm-1, (159 cm-1), 216 cm-1, (226 cm-1), 278 cm-1, (279 cm-1), 311 cm-1, (301 cm-1), 378 cm-1, (379 cm-1), 608 cm-1, 625 cm-1, 691 cm-1, (675 cm-1), odpowiadającym liczbom falowym rejestrowanym dla Ti3SiC2. Twardość HIT (od 2,7 GPa do 5,3 GPa) oraz zredukowany moduł Younga EIT (160 GPa), wyznaczone zostały metodą Oliver & Pharr'a na podstawie pomiaru nanotwardości pokrytych podłoży.

EN

Ti-Si-C coatings were formed at room temperature on AISI 316L steel substrates by dual beam ion assisted deposition technique from single compound Ti3SiC2 target. Scanning and transmission electron microcopy method were used to examine as-deposited coatings. Their morphology was smooth and dense and their thickness was in the range from 100 nm up to 1 ?m. Raman spectra of coated substrates were collected up with five peaks at 152 cm-1, (159 cm-1), 216 cm-1, (226 cm-1), 278 cm-1, (279 cm-1), 311 cm-1, (301 cm-1), 378 cm-1, (379 cm-1), 608 cm-1, 625 cm-1, 691 cm-1, (675 cm-1), the same positions as for Ti3SiC2 compound target. TEM and HRTEM examinations, accompanied by SAED analyses revealed that deposited films were amorphous. Nanoindentation tests were provided on coated and uncoated substrates and hardness HIT and reduced elastic modulus EIT were calculated using the Oliver & Pharr method.

8

Wizualizacja przepływu wznoszącego i opadającego mieszaniny dwufazowej gaz-ciecz w kanale pionowym

Twardowska A.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2009

|

z. 94

89-90

EN

Methodology and results of examinations of the estimation of the structure at up - and downflow for two - phase flow were restated in the article, conducted in basing the digital analysis of the image on methods.

9

Ewolucja prędkości mieszaniny dwufazowej w aparacie wężownicowym

Twardowska A.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2009

|

z. 93

97--98

EN

The article is about schedule of the velocity of the two-phase gas and liquid mixture with simultaneous, up and down flow. These velocities were measured and calculated for three setups of the distribution of the gas phase (multihole, slotted and slottcd filicd with the porous materiał).

10

Ion beam assisted deposition of Ti–Si–C thin films

Twardowska A., Rajchel B., Jaworska L.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 37, nr 1

87-90

EN

Purpose: Deposition of hard thin multilayer coatings is a common practice in improving the performance of tools for many different applications. From this aspect Ti3SiC2, due to its lamellar structure and unique combination of properties is a potential interlayer material candidate for thermo-mechanical application. Design/methodology/approach: Multiphase Ti–Si–C thin films were deposited by the ion beam assisted deposition (IBAD) technique from a single Ti3SiC2 compound target on an AISI 316L steel substrate. To optimize the deposition process, Monte Carlo simulations were performed; the range of the deposition parameters was determined and then experimentally verified. Scanning and transmission electron microscopies were used to examine the microstructure and quality of the deposited films. Mechanical properties were determined by nanoindentation tests. Findings: The deposited film was flat, smooth and dense with small crystalline particles. The hardness HIT of coated substrates was in the range 2.7 to 5.3 GPa. The average calculated value reduced elastic modulus EIT for coated substrates was 160 GPa. The hardness and reduced elastic modulus for uncoated substrates were HIT = 4.4 GPa and EIT = 250 GPa, respectively. Practical implications: PVD techniques enable low substrate temperature deposition, preferred due to the thermal limitations of the metallic substrates commonly used in industrial applications. The aim of this work is low temperature deposition of Ti-Si-C film, from a single Ti3SiC2 compound target, on 316L steel substrate, using the IBAD technique, known for excellent film connection to the substrate. Originality/value: Ion beam assisted deposition parameters were calculated and experimentally verified.

11

Wpływ rodzaju układu dystrybucji fazy gazowej na hydrodynamikę przepływu mieszaniny dwufazowej

Twardowska A.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2008

|

z. 91

81-82

EN

The problem of impact of the kind setup distribution of the gas phase on rising flow patterns of the up and downflow of the two-phase flow in the vertical channel was thought over in the article. These reflections were carried out on the basis of experimental studies of three setups of distribution of the gas phase: setup aperture, fricative and fricative filled with the porous material.

12

Nitride and carbide preforms for infiltration process

Sobczak N., Jaworska L., Podsiadło M., Smuk B., Nowak R., Kurtyka P., Twardowska A.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2007

|

Vol. 28, nr 11

653-656

EN

Purpose: Infiltration of molten metals into porous ceramic preforms is the only technique suitable for the fabrication of high volume fraction of ceramic materials in MMCs. The most popular material for porous preforms is Al2O3 because of its low cost. Infiltration process generates thermal stresses in the Al2O3 preforms. The thermal shock resistance of Al2O3 is lower than for Si3N4 or Al2O3/TiC+TiN materials. The aim of this study is to obtain the nitride and carbide base preforms material for the infiltration process of molten aluminium alloys. Design/methodology/approach: The method of obtaining the silicon nitride and oxide-carbonitride porous preform for the infiltration process is the free sintering process. Some of selected properties of this material are presented. The preforms were produced by the mixing of ceramic powders with organic binders, followed by forming, drying and firing. Ceramic preforms of 65% porosity were produced. Microscopic investigations revealed good joints between the ceramic particles. Findings: The material consist of the base component (90 wt.% of α-Si3N4, 5 wt.% of Al2O3, 5 wt.% of Y2O3), which were mixed with 40 wt.% of polyethylene glycol 6000 (mixed in Turbula) porosity is 25.7 %. The higher value of porosity 66.6% was obtained for material with 20 wt.% tylose. The grain size of Si3N4 and method of the mixtures preparing (mixing with or without milling) have the significant influence on compacts' porosity. For 68 wt.% Al2O3, 2 wt.% ZrO2 and 30 wt.% Ti(C,N) with addition of glycol 6000, the value of porosity is 67%.-Si3N4 material produced shows strong bonding with aluminium and AlSi11 aluminium alloy. Practical implications: Pressureless infiltration of molten metals into ceramics is the most cost-effective approach to liquid-metal processing of MMCs. Metal matrix composites are applied widely in aircraft production technologies and defence technology. Originality/value: Compared to widely used alumina performs, those made from non-oxide ceramics demonstrate better physicochemical compatibility with aluminium alloys. New kinds of porous materials were obtained.

13

Kompozyty diamentowe z ceramiczną fazą wiążącą - modyfikacja mikrostruktury w aspekcie łączenia z korpusem narzędzia

Jaworska L., Rozmus M., Twardowska A., Królicka B.

Kompozyty

|

2006

|

R. 6, nr 3

3-7

PL

Jednym z najlepszych i coraz powszechniej stosowanych materiałów narzędziowych jest diament. Wyróżniamy trzy podstawowe grupy materiałów diamentowych: polikrystaliczne spieki diamentowe PCD, warstwy diamentowe otrzymywane metodami CVD oraz monokryształy diamentu naturalnego i syntetycznego. Największe znaczenie dla obróbki skrawaniem mają materiały PCD. Modyfikacja ich właściwości jest możliwa poprzez zastosowanie odpowiedniego rodzaju fazy wiążącej, np. tworzywa ceramicznego Ti3SiC2, charakteryzującego się pseudoplastycznymi właściwościami. Wprowadzając ten materiał w ilości 30% masy, otrzymano materiał o wysokim współczynniku odporności na kruche pękanie K(IC) wynoszącym 8 MPa x m1/2 , i przeszło trzykrotnie wyższej wartości wytrzymałości na ściskanie średnicowe, a także o zwiększonej odporności temperaturowej w stosunku do najczęściej wytwarzanych materiałów z kobaltową fazą wiążącą. Zastosowanie Ti3SiC2 jako fazy wiążącej diament w materiale o mikrostrukturze gradientowej pozwoli na bezpośrednie spajanie ostrza skrawającego z korpusem narzędzia bez konieczności stosowania warstwy pośredniej w postaci węglika spiekanego. Przedstawiono wyniki wstępnych prób zagęszczania materiału o strukturze gradientowej metodą wirówkową. Materiał gradientowy zapewni narzędziu skrawającemu twardą, odporną na zużycie ścierne warstwę powierzchniową i podłoże umożliwiające lutowanie.

EN

One of the most popular tools materials is diamond. Currently there are three groups of diamond based cutting tool materials available namely polycrystalline diamond compacts PCD, CVD diamond and single crystal natural and synthetic diamond. The most significance for machining have PCD materials. The PCD compacts are a round disks comprising a thin layer of sintered polycrystalline diamond bonded to a cemented tungsten carbide substrate (Fig. 1). Commercially available PCD are usually made by high pressure sintering diamond powders with the cobalt bonding phase. The existence of cobalt promotes the graphitisation process of diamond. The differential thermal expansion of PCD layer and tungsten carbide substrate may result in residual stresses and next, delamination of material. Modification properties of these materials are possible using suitable kind of the bonding phase material, for example the ceramics Ti3SiC2 material, which is exhibiting pseudoplastics behaviour. The 30 wt. % Ti3SiC2 addition to the diamond composite is resulted high fracture toughness, K\c is 8 MPa x m1/2, compressive strength is three times more than for compacts with the cobalt bonding phase (Table 1). The thermal resistance of these materials were increased also. The decomposition of Ti3SiC2 takes place during the high pressure sintering process (Fig. 2). Observations of microstructure of prepared composites showed that mixing diamond and Ti3SiC2 powder produces composites of very low porosity (Fig. 3) and indicated that the bonding material has a multiphase composition (Fig. 4). Using the Ti3SiC2 bonding phase in the gradient composition material allows for the direct brazing of the edge to the tools body without intermediate sintered carbides layer. These functional graded materials will provide the cutting tools hard, wear resistant surface and good brazing substrate. The grading material was compacted using the centrifugal method.

14

Functionally graded cermets

Jaworska L., Rozmus M., Królicka B., Twardowska A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 17, nr 1-2

73--76

EN

Purpose: Cermets have very good plasticity and high hardness. Functionally graded cermets secure obtaining of cutting tools with hard wear resistance surface layer and ductile body frame. A new FGM was obtained using P/M method. Design/methodology/approach: Materials were obtained using free sintering at vacuum and the high temperature-high pressure sintering method. Functionally graded cermets have more amount of hard phase in the surface layer and lower participation of this phase in the body frame. FGMs were prepared by the layers pressing method and the centrifugal deposition method. Findings: Material with 55 wt.% of TiC and 45 wt.% of (Ni,Mo) was prepared. The phase’s composition of this material was analysed. The ring structure of material and complex carbides formation was confirmed. The gradient of the phase composition and hardness measurement are presented. Phase composition of FGM strongly depend on conditions of centrifugal sedimentation process: duration, rotation speed, solid content, dispersive liquids. The centrifugal deposition process of powders forming guarantees gradient phase composition for materials obtaining the powder metallurgy methods. The FGM obtained by powders forming method should be sintered using pressure processes in a closed containers (or special assembly) because of materials high porosity which is a result of various chemical contents of this same material parts. Practical implications: Due to their low chemical affinity to steel and the resistance for high temperatures oxidation, cermets have better cutting properties than carbides. Application of cermet inserts guarantees the high quality of machined surface (low roughness). Cermets could be used in “dry cutting” processes. Originality/value: The centrifugal deposition method for powders with phases content gradient forming is original value.

15

Analysis of precipitation kinetics in Al-Li-Cu-Mg-Zr alloys by the differential scanning calorimetry (DSC)

Twardowska A., Czeppe T., Kusiński J.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 3

452-455

EN

Differential scanning calorimetry (DSC) has been used to examine the influence of laser welding on the precipitation process in Al-Li-Cu-Mg-Zr alloy. The DSC investigation were carried in nonisothermal condition with a constant heating rate of 5°C, 10°C and 20°C/min, in a temperature range of 40°C to 520°C. The analysis was provided on the alloy in three different tempers: solution treated at 550°C for 2 hrs and ice-water quenched (T1), solution treated at 550°C for 2 hrs, ice-water quenched then naturally aged (T2) and CO2 laser welded and then naturally aged (T3).The results are compared with previous DSC data on alloys similar in chemical composition and related to the structural examination of the alloy by transmission electron microscopy.

PL

Do badania wpływu laserowego spawania na przebieg procesów wydzieleniowych w stopie Al-Li-Cu-Mg-Zr zastosowano skaningową kalorymetrię różnicową (DSC). Badania prowadzono w zakresie temperatur od 40°C to 520°C, ze stałą prędkością nagrzewania: 5°C/min, 10°C/min oraz 20°C/min. Badano stop w stanie przesyconym T1 (wygrzewanie przy 550°C/2 godz., szybkie schłodzenie w mieszaninie wody i lodu), przesyconym a następnie starzonym naturalnie T2 oraz spawanym laserem CO2 a następnie starzonym naturalnie T3. Uzyskane wyniki porównano z danymi literaturowymi dotyczącymi badań DSC stopów o podobnym składzie chemicznym oraz analizą mikrostruktury badanego stopu przy użyciu transmisyjnego mikroskopu elektronowego.

16

Żywność genetycznie zmodyfikowana i jej odbiór społeczny

Twardowska A.

Przemysł Spożywczy

|

2003

|

T. 57, nr 10

7-11

PL

O rozwoju i komercjalizacji żywności genetycznie zmodyfikowanej (GM) w równym stopniu decydują postęp naukowo-techniczny, system prawny oraz jej odbiór społeczny. Obserwujemy poparcie dla nowoczesnych bio-technologii w USA, bardzo krytyczny stosunek społeczeństw Unii Europejskiej i wzrastający sceptycyzm społeczeństwa polskiego. Najważniejszym czynnikiem determinującym postawę społeczną jest edukacja. Tylko wykształcony konsument podejmie właściwą decyzję.

EN

Science and technology, legislation system and public perception are equally important for further development of biotechnology. We are watching support in US, very critical position of European Union society and growing opposition in Poland. The most important factor is education of the society. Only and exclusively the educated consumer will be able to make the right choice.

17

Własności doczołowych złączy laserowych ze stopu na bazie aluminium-lit (Al-Li)

Twardowska A., Kusiński J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2003

|

R. 75, nr 12

18-21

18

Wpływ obróbki cieplnej na własności laserowo spawanego stopu na bazie Al-Li.

Twardowska A., Kusiński J.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 5

335-338

PL

Przeprowadzono statystyczną próbę wytrzymałości na rozciąganie stopu Al-Li-Cu-Mg-Zr spawanego laserem CO2 jak i nie spawanego, technologiczną próbę zginania spoin, pomiary mikrotwardości oraz badania mikrostruktury za pomocą mikroskopu optycznego, elektronowego skaningowego i elektronowego transmisyjnego. Pomimo, że materiał spawany charakteryzował się niższymi własnościami wytrzymałościowymi (Rm=268 MPa i A=3,7% ) niż materiał nie spawany (RM=487 MPa i A=17,48%), w próbie zginania (rozciągane lico spoiny) z łatwością osiągnięto kąt 180 stopni. Starzenie po spawaniu powodowało stopniowy spadek wytrzymałości na rozciąganie i wzrost plastyczności spawanego i nie spawanego materiału z czasem starzenia. Starzenie poprzedzone przesycaniem powodowało wyraźną poprawę wytrzymałości jak i plastyczności materiału spawanego, natomiast niewielki spadek wytrzymałości i wzrost plastyczności materiału osnowy.

EN

An Al-Li-Cu-Mg-Zr alloy was welded with CO2 laser to produce full-penetration, single pass butt welds. Initial YS of 487 MPa for unwelded material decreased to 268 MPa after laser welding as well as the measured elongation decreased from 17.48% to 3.7% respectively. The postweld heat treatment consisting of solutionizing at 550C for 2h and/or artificial ageing at 150C, 175C, 200C and 225C for 2h, 4h, 8h, 16h and 32h were performed to improve the properties of welded material. Studies by optical, scanning and transmission electron microscopies were provided in: as-welded, as-heat-treated, and as-deformed states to show the microstructural changes with postweld heat treatment.

19

The influence of heat treatment on the mechanical properties of laser welded Al-Li-Cu-Zr alloy.

Twardowska A., Kusiński J.

Inżynieria Materiałowa

|

1998

|

R. XIX, nr 4

1254-1257

EN

The effect of heat treatment on the properties of CO2 laser welded Al-2.45%Li-0.02%Cu-0.11%Zr (in wt. %) alloys is presented. This examination was an attempt to archive strength levels comparable to unwelded base alloy. Thermal treatment consisting of solutionizing at 550 degrees centigrade for 2 h and ageing at 175 degrees centigrade for 4 and 8th after welding was necessary to archive adequate labels of the 0.2% proof stress, the yield strength and elongation.