Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Microstructure and mechanical properties of ODS steels with vanadium addition

Rasiński M., Gierlotka S., Pałosz B., Oksiuta Z., Lewandowska M.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

183--186

EN

The influence of vanadium addition on the microstructure and mechanical properties of an oxide dispersion strengthened (ODS) steel was investigated. Materials were produced by mechanical alloying of Fe-14Cr-2W-0.3Ti steel with 0.3 wt % Y2O3 nanoparticles and variable V content from 0.3 to 1 wt %, in an argon atmosphere. Samples were subsequently consolidated via high pressure sintering for 10 min at 7.5 GPa and with heating power of 1100 W. The microstructure of obtained cylinders was investigated by means of scanning and transmission electron microscopy. The Vickers microhardness test, tensile test of small samples and small punch test were employed to investigate the mechanical properties. The vanadium addition has a major impact on the microstructure of consolidated samples resulting in smaller grain size compared to the sample without vanadium. Samples with vanadium exhibit higher microhardness, tensile strength and force to failure at punch test parameters, as compared with the sample without vanadium. On the other hand, lower plasticity and enounced brittleness of the samples with vanadium content is also reported.

PL

W pracy zbadano wpływ dodatku wanadu na mikrostrukturę i właściwości stali ferrytycznej umacnianej tlenkami (oxide dispersion strengthened, ODS). Materiał do badań otrzymano metodą mechanicznej syntezy proszków stali stopowej Fe-14Cr-2W-0,3Ti z dodatkiem 0,3% masy nanocząstek Y2O3 oraz ze zmienną zawartością wanadu od 0,3 do 1% masowo. Mechaniczna synteza została przeprowadzona w atmosferze argonu. Tak przygotowane mieszanki proszków poddano spiekaniu pod wysokim ciśnieniem 7.5 GPa oraz mocy grzewczej 1100 W przez 10 min. Mikrostrukturę próbek po spiekaniu zbadano za pomocą skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Stwierdzono wpływ dodatku wanadu na wielkość ziarna w próbkach po spiekaniu. Im większa zawartość wanadu, tym mniejsze ziarno w próbce. Za pomocą próby mikrotwardości Vickersa, statycznej próby rozciągania małych próbek oraz badania „punch test” zbadano właściwości stali ODS z dodatkiem wanadu. Zaobserwowano poprawę mikrotwardości oraz wytrzymałości na rozciąganie jak również siły do zniszczenia w badaniu „punch test” wraz ze wzrostem zawartości wanadu w próbce. Niemniej jednak stwierdzono zmniejszenie plastyczności wraz ze wzrostem zawartości wanadu w badanej stali.

2

New composite materials prepared by high-pressure infiltration of superionic glasses into diamond powder compacts

Foltyn M., Zgirski M., Garbarczyk J., Wasiucionek M., Pałosz B., Gierlotka S., Nowiński J.L.

Materials Science Poland

|

2006

|

Vol. 24, No. 1

141--146

EN

Glassy-crystalline composites have been prepared by infiltrating highly conducting silver vanadate glasses into diamond powder compacts. The process of infiltration was carried out at a high isostatic pressure (from 1.5 to 8 GPa) and temperatures up to 800 °C. The resulting composites have conductivities comparable to those of glasses used for infiltration, but exhibit a wider range of thermal stability (up to 300 °C) than glasses. Additionally, they have much better mechanical properties, in particular, being less brittle and exhibiting higher microhardness than glasses.

3

Nanokompozyty otrzymywane metodą wysokociśnieniowej infiltracji strefowej

Świderska-Środa A., Gierlotka S., Grzanka E., Kalisz G., Stelmakh S., Pałosz B.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 3

16-20

PL

Wysokociśnieniowa infiltracja strefowa nanokrystalicznych proszków ceramicznych prowadzona jest w komórce toroidalnej pod ciśnieniem do 8 GPa i w temperaturze do 2000°C. Kluczowe znaczenie dla powodzenia procesu mają morfologia proszku matrycy oraz warunki infiltracji. W pracy testowano różne proszki ceramiczne, głównie SiC i diament. W przypadku proszków z cząstkami o wielkości do kilkunastu nanometrów infiltracja zachodziła tylko wtedy, gdy proszek miał strukturę fraktalną. Proszki infiltrowano metalami, półprzewodnikami, szkłami jonowymi, tworzywami sztucznymi. Mikrostruktura i właściwości nanokompozytów danej fazy wtórnej zależały od typu osnowy i warunków procesu. Udział objętościowy fazy wtórnej, dla danej fazy osnowy, zawierał się w przedziale 20:45% obj. w zależności od rodzaju materiału infiltrującego. W kompozytach otrzymanych w tych samych warunkach średnia wielkość krystalitów fazy wtórnej była mniejsza w proszkach o większej dyspersji. Wzrost ciśnienia i obniżenie temperatury procesu powodowały zmniejszenie średniej wielkości krystalitów fazy wtórnej oraz wzrost mikrotwardości HV02 kompozytów.

EN

The high-pressure zone infiltration of the nanocrystaline powders of SiC and diamond was used to obtain two-phase na-nocomposites. The processes were carried out in toroidal cell (Fig. 1) under pressure up to 8 GPa at temperature up to 2000°C. We used different type of powders; with crystalite size 5:60 nm and particle size from single to hundreds of nanometers (Fig. 2, Tab. 1). The experiments indicated that the powder morphology was the dominant factor for efficiency of the infiltration process. The porosity studies of the green bodies prepared (2 and 8 GPa, room temperature) from the investigated powders showed that: (i) in all samples open porosity was maintained, (ii) in the powder with fine particle size (in the range of several nanometers) fractal structure promoted infiltration (Tab. 1). We tested the infiltration method to obtain nanocomposites with metals, semiconductors, ionic glasses, and polymers. In the successful experiments we obtained the composites with a homogenous, two nano-phase microstructure (Fig. 3). The volume fraction, crystal size of the second phase and mechanical properties of the composites were dependent on the process conditions and powder granularity (Tab. 2, 3). The volume fraction of different second phases varied from 20+45% for the particular matrix. However, the volume fraction of the given second phase was constant for given matrix phase, independently of powder morphology and p-T conditions (Tab. 2). The crystal size of the second phase was smaller in the composites with finer matrix, obtained under higher pressure at lower temperature (Tab. 3). The same factors caused increase of the nanocomposites microhardness HV02 (Tab. 3).

4

Perspektywy zastosowania nanokryształów do otrzymywania materiałów kompozytowych o nowych właściwościach

Pałosz B.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 9

16-27

PL

W obszernej literaturze dotyczącej kompozytów można doszukać się bardzo wielu definicji terminu "kompozyty", z których, w ocenie autora, przyjąć można bez zastrzeżeń tylko najprostszą: "(...) kompozyty są niejednorodną mieszaniną trwale połączonych jednorodnych faz (lub materiałów)" [1]. Liczne próby doskonalenia tej prostej definicji poprzez jej wyjaśnianie lub precyzowanie [2, 3] są niecelowe - im więcej dodanych wyjaśnień, tym gorzej dla definicji, która ma być stałym punktem odniesienia, a nie przedmiotem dyskusji. Uwaga ta wiąże się z próbą wyróżnienia kompozytów, w których znaczącą rolę mogą odgrywać nanokryształy, zatem "nano-kompozytów". Gdyby przyjąć niektóre z wyjaśnień proponowanych dla doprecyzowania definicji kompozytu, okaże się, że wiele materiałów nanokrystalicznych należałoby wykluczyć z grupy materiałów kompozytowych. Dla przykładu, dodanie stwierdzenia, iż "pomiędzy komponentami musi istnieć wyraźna granica rozdziału", prowadzi nieuchronnie do dyskusji (praktycznie: sporów) na temat metod, którymi "należy" obserwować owe granice rozdziału (mikroskopia optyczna, skaningowa, transmisyjna, sił atomowych etc.). Podobnie "doprecyzowanie" funkcji, jakie mają spełniać komponenty, czy też wyjaśnienie, że "właściwości kompozytu są funkcją właściwości komponentów i ich udziałów objętościowych" nie wnoszą niczego istotnego merytorycznie, mogą jedynie służyć do formalnego wykluczenia pewnych materiałów z grupy kompozytów. Intencją autora tego artykułu jest zwrócenie uwagi środowiska naukowego badań materiałowych na niektóre cechy nanokryształów, które mogą być wykorzystane do projektowania i otrzymywania materiałów kompozytowych o nowych właściwościach. Termin "nanokryształ" nie jest zdefiniowany jednoznacznie, co prowadzi do nieporozumień co do zasadności stosowania tego terminu zarówno w literaturze naukowej, jak i w projektach i programach badawczych. W pracy omówiono wybrane cechy fizyczne wyróżniające nanokryształy spośród innych materiałów polikrystalicznych ze szczególnym uwzględnieniem ich budowy atomowej. Przedyskutowano problemy badawcze, których rozwiązanie warunkuje rozwój nowych (nano-)technologii materiałowych, wykorzystujących w jak największym stopniu unikalne właściwości nanokryształów.

EN

In the vast literature on composite materials one can find a number of definitions of the term "composite". In the auther's opinion only the simplest one, i.e. "(...) composites are a nonhomogenous mixture of at least two permanently bound homogeneous phases (or materials)." [1], can be accepted without a doubt. Numerous attempts to improve this simple definition by its refinement or explanations [2, 3] results in its downgrading (the more additional comments, the less clear-cut the definition becomes), while the definition should serve as an unambiguous reference point and not as a subject of discussions. That conunent is to address particularly the attempts to group separately composites containing nanocrystals, thus "nano-composites". If we accepted some of the "refined" definitions of a composite we would have to admit that numerous nano-crystalline materials should be excluded from the class of composites. For example, an addition (to the definition of a composite) of a requirement that "there must exist a definite boundary between the components of a composite" leads to a discussion (more like a quarrel) on the methods that have to be used to observe the boundaries (optical microscope? SEM? TEM? AFM? ....?). Similarly, defining the function of the components or stating that "the properties of a composite are a function of the properties of its components and their content" does not explain anything and may only serve the purpose of excluding some materials from the class of composites. The intention of the author of this article is to turn the attention of the materials science community to some properties of nanocrystals which may be useful for obtaining composite materials with novel properties. The term "nanocrystal" itself is not unambiguously defined in the literature. That may lead to misunderstandings as to a justification of using this term both in the literature and in the research projects and programs. In this work we describe some selected physical properties specific to nanocrystals, with a particular reference to their atomic structure. We describe research problems that need to be solved to advance new (nano-)technologies which would take advantage of the unique properties of nanocrystals.

5

Nanokompozyty ceramiczno-ceramiczne i ceramiczno-metaliczne: otrzymywanie metodą strefowego nasycania fazą ciekłą pod wysokim ciśnieniem.

Pałosz B., Gierlotka S., Grzanka E., Stelmakh S., Świderska-Środa A., Pielaszek R., Kalisz G.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

2003

|

T. 24, nr 4

405-432

PL

W pracy przedstawiono założenia i sposób prowadzenia procesów otrzymywania nanokompozytów metodą infiltracji pod ciśnieniem fazy ciekłej metali i półprzewodników w supertwardą osnowę ceramiczną. Omówiono warunki otrzymywania nanokompozytów na drodze infiltracji fizycznej oraz infiltracji połączonej z wiązaniem chemicznym osnowy ceramicznej z metalami i półprzewodnikami. Przedstawiono nowe, oryginalne techniki badania budowy atomowej, naprężeń generowanych w nanokryształach pod wysokim ciśnieniem oraz rozkładu wielkości ziaren z wykorzystaniem technik dyfrakcyjnych.

EN

A method of obtaining nanocomposites having crystallites with sizes between 10 and 30 nm with the use of zone infiltration of liquid metals and semiconductors in a ceramic matrices of SiC and diamond under pressure is presented. The processes with and without activation of chemical reactivations between the primary nanocrystalline ceramic matrices and secondary phases of metals and semiconductors are described. The effects of pressure and temperature and specific properties of microstructure of ceramic matrixes on the structure and properties of nanocomposites are discussed. Novel experimental and numerical methods based on diffraction techniques and dedicated to examination of (i) atomic structure, (ii) strains and (iii) grain size distribution of nanocrystalline powders are introduced.