Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Kinetics of the (Zn) - Coating Deposition During Stable and Meta-Stable Solidifications. Part III

Wołczyński W., Kucharska B., Garzeł G., Sypień A., Pogoda Z., Okane T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 1

199--207

EN

Two different steel substrates are applied to the hot dip (Zn) - coating formation. The influence of the substrate composition on the (Zn) - coating thickening is recorded. Morphologies of both coatings are compared to each other. The transition from stable into meta-stable solidification is revealed. The criterion for the competition between stable and meta-stable solidification is applied to justify the analyzed transition.

PL

Zastosowano dwie różne stale jako podłoża dla uzyskania dwu zróżnicowanych powłok (Zn). Dokonano porównania wpływu składu obydwu rodzajów podłoża na kinetykę wzrostu powłok (Zn). Dokonano zestawienia morfologii obydwu powłok. Ujawnione zostało przejście od krystalizacji stabilnej do meta-stabilnej. Zastosowano kryterium współzawodnictwa między krystalizacją stabilną a meta-stabilną dla uzasadnienia analizowanego przejścia.

2

Thermodynamic and Kinetic Aspects of the Hot Dip (Zn) - Coating Formation. Part I

Wołczyński W., Pogoda Z., Garzeł G., Kucharska B., Sypień A., Okane T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

1223--1233

EN

A hot dip (Zn) – coating formation is carried out in the industry conditions. Two types of the steel substrate are applied to the experiment. Two morphologically different coatings are obtained, accordingly. A hot dip (Zn) – coating formation is also carried out in the laboratory conditions for making some additional explanations of the revealed phenomena. The thickening of the - phase sub-layer is observed in details to determine time of the transition from stable into meta-stable solidification. The Fe-Zn phase diagrams for stable and meta-stable equilibrium are calculated, respectively. The phase diagram for dissolution is also determined. The criterion of the higher temperature of the solid/liquid (s/l) interface is successfully applied to the Fe-Zn system to justify the competition between stable and meta-stable solidification. The mass balance verification is performed for the (Zn) - coating in order to define the nominal Zn–solute concentration required by dissolution and next by solidification. The Zn – solute concentration in the dissolution, super-saturation and saturation zones are determined thermodynamically. The growth kinetics is described for all the sub-layers in the (Zn) – coating.

PL

Przeprowadzono formowanie powłoki cynkowej metodą zanurzeniową w warunkach przemysłowych. W eksperymencie użyto dwu rodzajów podłoży. Stosownie, uzyskano dwa rodzaje powłok zróżnicowanych morfologicznie. Przeprowadzono również formowanie powłoki w warunkach laboratoryjnych celem uzyskania dodatkowych wyjaśnień dla ujawnionych zjawisk. Szczególnie obserwowano pogrubianie podwarstwy fazy celem określenia momentu przejścia od krystalizacji stabilnej do metastabilnej. Stosownie do tego przejścia obliczono diagramy fazowe Fe-Zn zarówno dla równowagi stabilnej jak i metastabilnej. Dodatkowo obliczono diagram fazowy dla zjawiska rozpuszczania. Skutecznie zastosowano kryterium wyższej temperatury frontu krystalizacji w odniesieniu do diagramu fazowego Fe-Zn celem uzasadnienia współzawodnictwa miedzy krystalizacją stabilną a metastabilną. Przeprowadzono obliczenia bilansu masy dla powłoki (Zn) celem określenia nominalnego stężenia cynku wymaganego przez rozpuszczanie a następnie przez krystalizację. Termodynamicznie określono stężeniu cynku w strefach rozpuszczania nasycenia i przesycenia. Kinetyka wzrostu została opisana w odniesieniu do wszystkich podwarstw powłoki cynkowej.

3

Model for the Protective Coating Formation During Hot Dip Galvanizing. Part II

Wołczyński W., Pogoda Z., Garzeł G., Kucharska B., Sypień A., Okane T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1393--1404

EN

A mathematical description for the (Zn) - coating formation with the presence of flux in the zinc bath is presented. This description includes the progressive vanishing of the products of the flux disintegration. A function which expresses the flux vanishing is formulated. The solidification of some phase sub-layers in the (Zn) - coating is considered with the use of a hypothetical pseudo-ternary phase diagram Fe-Zn-flux. Some relationships are formulated to define the varying Zn - solute redistribution as observed across the sub-layers. The relationships are based on the mass balance analyzed for the coating / bath / flux system. An amount of the growing phase in a given sub-layers is also defined mathematically.

PL

Prezentowany jest matematyczny opis formownia powłoki cynkowej w obecności topnika w kąpieli. Opis ten uwzględnia stopniowy zanik produktów rozpadu topnika. Sformułowana została funkcja, która wyraża ten zanik. Rozważana jest krystalizacja faz w podwarstwach powłoki cynkowej z zastosowaniem hipotetycznego pseudo-potrójnego diagramu fazowego Fe - Zn - topnik. Sformułowane zostały równania celem zdefiniowania zmienności redystrybucji cynku obserwowanej na grubości poszczególnych podwarstw. Równania te bazują na bilansie masy analizowanym dla systemu powłoka / kąpiel / topnik. Zdefiniowana także została matematycznie ilość rosnącej fazy w danej podwarstwie.

4

Meta-stable conditions of diffusion brazing

Wołczyński W., Okane T., Senderowski C., Kania B., Zasada D., Janczak-Rusch J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 2

311-323

EN

A thermodynamic justification for the joint formation is developed on the basis of the diffusion brazing of the Ni/Al/Ni system. The phenomena of dissolution and solidification were included into the description. The first solid/solid transformation is also discussed. Mainly, a description for the isothermal brazing occurrence in the meta-stable conditions is developed. It involves the application of the criterion of higher temperature of the solid / liquid (s/l) interface. The dissolution of the filler metal in the substrate is described by the N0 - solute concentration within the dissolution zone (liquid film) distinguished at the substrate surface. The selection of the N0 - parameter by the dissolution is justified by the Thermocalc calculation of the Ni-Al phase diagram for meta-stable equilibrium. According to the model assumptions, the solidification is accompanied by partitioning or by undercooled peritectic reaction resulting in formation of the intermetallic phase. The average Al - solute concentration measured across some Al3Ni2/Al3Ni/Al3Ni2 joints confirms that the N0 - solute concentration is conserved within the analyzed joint sub-layers. The Ni-Al phase diagram for meta-stable equilibrium referred to the solidification is also calculated by means of the Thermocalc Software. It allows locating the solidification path, s/l interface path and redistribution path onto the mentioned diagram. Superposition of both calculated phase diagrams is also given to show that the joint formation occurs cyclically under the meta-stable conditions.

PL

Zaproponowano termodynamiczne uzasadnienie dla kształtowania się złącza na przykładzie spajania dyfuzyjnego systemu Ni/Al/Ni. Do proponowanego opisu włączono zjawiska rozpuszczania i krystalizacji. Pierwsza przemiana w stanie stałym również poddana jest dyskusji. Głównie, opis dotyczy przebiegu spajania dyfuzyjnego w warunkach metastabilnych. Wymaga on zastosowania kryterium wyższej temperatury frontu krystalizacji. Rozpuszczanie składnika łączącego (Al) w podłożu (Ni) jest opisane stężeniem N0 w strefie rozpuszczania (w ciekłej błonce wyróżnionej tuż przy powierzchni podłoża). Selekcja parametru N0 jest uzasadniona obliczeniami z użyciem program Thermocalc Software Programem tym wyznaczono diagram fazowy Ni-Al dla równowagi metastabilnej odniesiony do zjawiska rozpuszczania. Zgodnie z założeniami proponowanego opisu krystalizacji towarzyszą rozdział składnika lub przechłodzona reakcja perytektyczna skutkujące formowaniem się fazy międzymetalicznej. Średnie stężenie Al zmierzone w złączach Al3Ni2/Al3Ni/Al3Ni2 potwierdza, że stężenie N0 jest zachowane w podwarstwach analizowanych złącz. Również, wyznaczono diagram fazowy Ni-Al dla równowagi metastabilnej odniesiony do krystalizacji. Wykorzystano ponownie program Thermocalc Software. Pozwoliło to na zlokalizowanie ścieżki krystalizacji, ścieżki frontów krystalizacji, ścieżki redystrybucji na diagramie fazowym równowagi metastabilnej. Superpozycja obydwu obliczonych diagramów jest także pokazana celem zilustrowania, iż formowanie się złącza zachodzi cyklicznie w obserwowanych warunkach metastabilnych.

5

Oscillatory mode of the interlamellar spacing selection within the irregular eutectic structure

Wołczyński W., Guzik E., Okane T., Senderowski C., Kopyciński D.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 4

293-298

EN

Among all interlamellar spacings visible within the irregular Al-Si eutectic morphology two characteristic distances have been distinguished. The first distance is named as Xt and is the smallest spacing which can be revealed within a morphology. The second distance is the largest spacing named X's and is the largest spacing revealed. It has been assumed that both mentioned distances are sufficient to characterize (define) the average spacing X within irregular eutectic morphology obtained under stationary state. The smallest spacing is related to the criterion of minimum entropy production or minimum undercooling of the s/1 interface. The maximum spacing is identified with the perturbation wavelength corresponding to the marginal stability. As a result, two hypothesis are introduced into the considerations in order to work out a scheme of irregular eutectic structure formation. The first hypothesis is that some parts of structure are forming under stationary state defined by the criterion of minimum entropy production. The second hypothesis is that other parts of irregular eutectic structure are forming under rotation around stationary state defined by tending of the system from marginal stability towards the stationary state. The simplified scheme of irregular structure incorporates, additionally the intermediate lamella of faceted phase that is also taken into account in the definition of average interlamellar spacing, X . The intermediate morphology existing between two distinguished distances is treated as being under oscillation between stationary state and marginal stability. The state of marginal stability is defined by a vanishing excess entropy production. Therefore, It is suggested that the structural oscillation takes place between an attractor and point of bifurcation in the system.

PL

Spośród wielu odległości międzypłytkowych widocznych w nieregularnej strukturze eutektyki Al-Si wyróżniono dwa charakterystyczne dystanse. Pierwszy z nich określony symbolem Xi jest najmniejszą odległością międzypłykową jaka może być wykryta w morfologii. Drugi z nich jest odległością maksymalną jaka daje się ujawnić w morfologii i określony jest symbolem Xis . Przyjęto założenie że obydwie wspomniane odległości są wystarczające do sformułowania definicji średniej odległości międzypłytkowej w nieregularnej strukturze eutektycznej, X . Najmniejsza odległość odniesiona jest do kryterium minimalnej produkcji entropii lub do minimalnego przechłodzenia frontu krystalizacji. Odległość maksymalna identyfikowana jest z długością fali perturbacyjnej odpowiadającej stabilności marginalnej. W konsekwencji dwie hipotezy zostały postawione w badaniach celem opracowania schematu nieregularnej struktury eutektycznej. Pierwsza hipoteza wnosi iż pewne obszary struktury kształtują się w warunkach stacjonarnych zdefiniowanych poprzez kryterium minimalnej produkcji entropii. Druga hipoteza wnosi iż pozostałe obszary struktury nieregularnej kształtują się podczas rotacji systemu wokół stanu stacjonarnego zdefiniowanej dążeniem systemu od stabilności marginalnej do wspomnianego stanu stacjonarnego. Uproszczony schemat struktury nieregularnej zawiera dodatkowo pośrednią płytkę fazy ścianowej która także włączona jest do definicji średniej odległości międzypłytkowej, X . Struktura pośrednia tj. pojawiająca się między dwoma wyróżnionymi dystansami jest traktowana jako będąca w trakcie oscylacji między stanem stacjonarnym a stanem stabilności marginalnej, dla którego nadmiarowa produkcja entropii zanika. Sugeruje się zatem, iż oscylacja struktury ma miejsce między atraktorem a punktem bifurkacji w systemie.

6

Reactions at a Solid / Liquid Interface during Formation of the Intermetallic Multi-layer

Wołczyński W., Guzik E., Kopyciński D., Okane T., Senderowski C.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 3-4

745-748

EN

A reactive diffusion is postulated to be observed during formation of the intermetallic multi-layer on a given substrate. Particularly, back-diffusion is envisaged according to a model for the solute redistribution. Finally, formation of the intermetallic multi-layer results from peritectic reactions as assumed in the model. Thus, formation of the Al3Ni2 - Al3Ni intermetallic multi-layer on the Ni - substrate and Fe3Zn10 - FeZn10 - FeZn13 intermetallic multi-layer on the Fe (armco) multi-layer in respect to back-diffusion accompanying the peritectic reactions is considered. Solute redistribution and thickness of the sub-layers are measured within the studied coatings. A confrontation of the solute redistribution profile predicted by the model and solute redistribution profile measured across the multi-layers is performed. The model is able to reproduce not only an experimental solute redistribution but a ratio of the thicknesses of solidified sub-layers as well. The effect of the back-diffusion onto thickening of sub-layers as it results from peritectic reactions as well as solute redistribution within the coating is discussed.

PL

Postuluje się istnienie dyfuzji reakcyjnej podczas formowania wielo-warstw międzymetalicznych na zadanym podłożu. W szczególności, rozważana jest dyfuzja wsteczna, zgodnie z modelem redystrybucji. Ostatecznie, formowanie wielo-warstw międzymetalicznych jest wynikiem reakcji perytektycznych, jak założono w modelu. Stąd, rozważa się formowanie wielo-warstw Al3Ni2 -Al3Ni na podłożu Ni oraz Fe3Zn10 - FeZn10 - FeZn13 na podłożu Fe (armco) w odniesieniu do dyfuzji wstecznej zachodzącej podczas reakcji perytektycznych. Zmierzono redystrybucje składnika oraz szerokość pod-warstw w analizowanych powłokach. Dokonano konfrontacji profilu redystrybucji przewidzianego modelem z profilem redystrybucji zmierzonej. Model potrafi odtworzyć nie tylko redystrybucję eksperymentalną ale także stosunek grubości pod-warstw. Dyskutuje się wpływ dyfuzji wstecznej na pogrubianie pod-warstw, jak to wynika z reakcji perytektycznych jak też ze zjawiska redystrybucji.

7

A model for solidification of intermetallic phases from Ni-Al system and its application to diffusion soldering

Wołczyński W., Janczak-Rusch J., Kloch J., Rutti T., Okane T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 4

1042-1054

EN

The physical limitations of the back-diffusion parameter for the formation of solid solution in the Bridgman system are discussed and referred to a schematically drawn equilibrium phase diagram. The back-diffusion parameter is employed to develop the model for redistribution to its new version describing the formation of intermetallic phases resulting from the peritectic reactions. Solute redistribution and thickness of sub-layers are measured in soldered Ni-Al-Ni interconnections. The confrontation of the solute redistribution profile predicted by the model and solute redistribution profile measured in the interconnections suggests that the model can be applied to reproduce both experimental redistribution and ratio of solidified sub-layers by the theoretical predictions. The effect of the back-diffusion onto thickening of sub-layers and solute redistribution in the Ni-Al-Ni interconnection is discussed.

PL

Analizuje się fizykalne ograniczenia parametru dyfuzji wstecznej dla formowania się pojedynczej fazy stałej w systemie Bridgman'a. Analiza odniesiona jest do diagramu fazowego. Parametr dyfuzji wstecznej wykorzystano do opracowania zmodyfikowanej wersji modelu redystrybucji opisującej powstawanie faz międzymetalicznych jako wynik reakcji perytektycznych. Redystrybucja składnika oraz szerokość warstewek zostały zmierzone w spajanym dyfuzyjnie złączu Ni-Al-Ni. Zestawienie profilu redystrybucji składnika przewidzianego modelem ze zmierzonym profilem redystrybucji składnika wskazuje że model może byc zastosowany celem teoretycznego odtworzenia zarówno redystrybucji eksperymentalnej jak też proporcji krzepnących warstewek. Dyskutuje się wpływ dyfuzji wstecznej na pogrubianie się warstewek i na redystrybucję składnika w złączu Ni-Al-Ni.

8

Analysis of oriented crystal growth by EDXS and EBSD techniques

Faryna M., Okane T., Guzik E., Wołczyński W.

Archives of Metallurgy

|

2003

|

Vol. 48, iss. 4

421-434

EN

A Fe-4.34Ni alloy was solidified directionally in the Bridgman system. The solid/liquid interface has been frozen and doublet structure revealed. EDS proved that peritectic reaction had occurred during solidification and modified profile of solute redistribution within promary phase exited just before peritectic reaction. Energ Dispersive X-Ray Spectrimetry solute measurements confirmed also the influence of doublet tip splitting on the solute redistribution. The obtained profile of solute redistribution modified by tip splitting has been compared to analogous profile obtained for the Al-3.5Li alloy in which doublet structure has also been formed but peritectic reaction does not exist.

PL

Stop Fe-4.34Ni poddano krystalizacji w układzie Bridgmana. Zamrożono front krystalizacji dzięki czemu ujawniono istnienie struktury dubletonowej w stopie poddanym zorientowaniu. Pomiary techniką spektometrii energii dyspersji promieniowania rentgenowskiego EDXS wykazały zajście reakcji perytektycznej podczas krystalizacji. Przebieg reakcji zmodyfikował profil redystrybucji składnika, jaki istniał w fazie pierwotnej tuż przed zajściem reakcji perytektycznej.

9

Formation of the doublets during oriented growth of the Fe-4.34Ni alloy

Wołczyński W., Okane T., Kloch J., Ebner R.

Archives of Metallurgy

|

2001

|

Vol. 46, iss. 3

293-301

EN

The oriented growth of the Fe-4.34Ni alloy has been performed in the Bridgman system. The solid/liquid interface has been frozen and the cellular morphology has been revealed. The doublet cells have been selected from among all the frozen cells. The adequate equation has been applied to describe the geometry of the selected doublet cells. This equation is the solution of differential equation similar to inhomogeneous equation formulated for the pendulum motion with a restraining effect. The shape of revealed doublet cell has been reproduced using the formulated equations. Additionally the doublet shape has been confirmed applying the EBSD technique.

PL

Przeprowadzono krystalizację zorientowaną stopu Fe-4,34Ni w układzie Bridgmana. Zamrożono front krystalizacji ujawniając morfologię komórkową. Wśród wielu komórek wyselekcjonowano komórki dubletowe. Dobrano odpowiednie równanie dla opisu ich geometrii. Równanie to jest rozwiązaniem równania różniczkowego analogicznego do niejednorodnego równania opisującego ruch wahadła z hamowaniem. Odtworzono kształt frontu zamrożonej komórki obliczeniami według zaproponowanego równania. Dodatkowo, kształt dubletu potwierdzono na uzyskanej morfologii stosując technikę EBSD.