Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Studying the Effectiveness of Shaped Charge Jets Created by Graphene-containing Shaped Charge Liners

Majewski Tomasz, Trzciński Waldemar A., Szymańczyk Leszek

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2024

|

Vol. 15, Nr 1 (55)

39--54

EN

The paper presents selected results of studies conducted within the framework of the following research project: “Use of graphene and new multilayer explosive technologies in materials for shaped charge liners" (The National Centre for Research and Development in Poland: project No: DOB-BI08/03/01/2016). This study was performed by a consortium made up of the following entities: Institute of Precision Mechanics, Military University of Technology and the Mototechnika company (Poland). The main objective of the performed experiments was to test the effectiveness of shaped charge liners produced with the use of powder metallurgy methods, from mixtures containing copper powder and graphene-coated copper powder. The content of the latter equaled 0%, 1%, 5% and 10%, respectively. Shaped charge jets created with the use of liners made from the powder mixtures tested were recorded with the help of X-ray technology. Firing tests were conducted against steel barriers and the depth of penetration was determined. The obtained results showed that the addition of graphene powder to pure copper powder practically does not increase the depth of penetration of the shaped charge jet compared to scenarios in which sintered liners without this additive were used.

PL

W artykule zostały przedstawione wybrane wyniki badań przeprowadzonych w ramach realizacji projektu badawczego: „Zastosowanie grafenu i nowych technologii wielowarstwowych materiałów wybuchowych w materiałach na wkładki kumulacyjne” (nr projektu NCBiR: DOB-BI08/03/01/2016). Praca ta była przeprowadzona w konsorcjum, w skład którego wchodziły: Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Wojskowa Akademia Techniczna oraz przedsiębiorstwo Mototechnika. Głównym celem wykonanych eksperymentów było zbadanie skuteczności wkładek kumulacyjnych, wytworzonych metodami metalurgii proszków, z mieszanek zawierających proszek miedzi oraz proszek miedzi pokryty grafenem. Zawartość tego ostatniego wynosiła odpowiednio:0%, 1%, 5% i 10%. Dokonano rentgenograficznej rejestracji strumieni kumulacyjnych przy zastosowaniu ładunków zawierających wkładki wytworzone z testowanych mieszanek proszkowych. Przeprowadzono próby strzelania do przegród stalowych i określono głębokość penetracji. Otrzymane wyniki badań wykazały, że dodatek proszku grafenowanego do proszku czystej miedzi praktycznie nie zwiększa głębokości wnikania strumienia kumulacyjnego w stosunku do przypadku, gdy zastosowano wkładki spiekane bez tego dodatku.

2

Overview of the plant-based synthesis of metal and metal oxide nanoparticles and their potential application in the formation of protective coatings

Duda Alicja, Kopyciński Bartosz

Ochrona przed Korozją

|

2023

|

nr 7

197--205

EN

Technologies for the production of nanomaterials have been developed for many years. Despite the remarkable achievements in this field, nanotechnologies contribute to serious environmental pollution. One of the interesting directions in the search for new, green solutions limiting their harmful impact on nature is the use of plant extracts as substrates in the techniques of synthesis of metal nanoparticles and metal oxides. This article briefly reviews the current state of knowledge on the preparation of metallic nanoparticles via green chemistry synthesis methods. The general mechanism of these processes is presented in an accessible way. In addition, current trends in the field of their use in the formulation of paints and varnishes with antifouling properties and as components of protective coatings preventing corrosion are discussed. A noteworthy way of using metallic nanoparticles in agriculture as a factor inhibiting the negative effects of salinity on the growth of crops was also mentioned. Despite the constantly growing number of scientific reports on these issues, this topic still requires a comprehensive discussion along with a detailed analysis of the synthesis processes. A comprehensive approach will certainly contribute to a better knowledge and understanding of this subject and the improvement of the quality of works devoted to the green synthesis of metallic nanoparticles.

PL

Technologie wytwarzania nanomateriałów są rozwijane od wielu lat. Pomimo niezwykłych osiągnięć w tej dziedzinie nanotechnologie przyczyniają się do poważnego zanieczyszczenia środowiska. Jednym z interesujących kierunków poszukiwania nowych, zielonych rozwiązań ograniczających ich szkodliwy wpływ na przyrodę jest wykorzystanie ekstraktów roślinnych jako substratów w technikach syntezy nanocząstek metali i tlenków metali. W artykule dokonano krótkiego przeglądu obecnego stanu wiedzy na temat otrzymywania nanocząstek metalicznych z użyciem metod syntezy biologicznej. W przystępny sposób przedstawiono ogólny mechanizm przebiegu tych procesów. Omówiono ponadto aktualne trendy w zakresie ich wykorzystywania w recepturowaniu farb i lakierów o właściwościach przeciwporostowych oraz jako składników powłok ochronnych zapobiegających korozji. Zwrócono również uwagę na kwestię zastosowania nanocząstek metalicznych w charakterze związków hamujących negatywny wpływ zasolenia na wzrost roślin uprawnych. Pomimo stale rosnącej liczby doniesień naukowych dotyczących tych zagadnień wciąż wymagają one kompleksowego omówienia wraz ze szczegółową analizą przebiegu procesów syntezy. Całościowe ujęcie z pewnością przyczyni się do lepszego poznania i zrozumienia tej tematyki oraz publikowania prac o wysokiej jakości.

3

Comparison of ultrasonic and other atomization methods in metal powder production

Bałasz B., Bielecki M., Gulbiński W., Słoboda Ł.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2023

|

Vol. 116, nr 1

11--24

EN

Purpose The results showed that the UA powder has a finer average particle size with a narrower statistical distribution of particles than those made by the GA method. Because the UA powder has a higher sphericity and lower porosity, Generally, UA offers better-quality powders in terms of properties such as higher tap density, better flowability and low oxygen content. Design/methodology/approach Ultrasonic atomization (UA) with melting raw material by an electric arc. Characterisation of the powders: particle size distribution (PSD), density, and flowability were carried out. Other parameters, such as microstructure, deviation in the chemical composition and powder surface morphology, were also investigated. Findings The results showed that the UA powder has a finer average particle size with a narrower statistical distribution of particles than those made by the GA method. Because the UA powder has a higher sphericity and lower porosity, Generally, UA offers better-quality powders in terms of properties such as higher tap density, better flowability and low oxygen content. Research limitations/implications As an example of semi-industrial scale application of the UA system, the Ti6Al4V and TiAl powders were produced after remelting the wire. The UA system is commercially available for processing any metallic material. Practical implications The test campaign results showed that the Ti6Al4V powder produced by the ultrasonic atomisation has a similar or better quality as those available from large-scale gas atomisation plants. Originality/value The new method of UA powder production was analysed in terms of key powder parameters. The properties of the titanium-based powder produced this way were analysed with a view to future applications.

4

Wpływ parametrów wytwarzania na mikrostrukturę i właściwości spiekanych kół zębatych wykonanych na bazie proszku Distaloy AQ

Sułowski Maciej, Dąbrowski Robert, Żarów Martyna

Inżynieria Materiałowa

|

2023

|

Vol. 44, nr 1

6--11

PL

Zbadano wpływu parametrów wytwarzania, tzn. infiltracji miedzią, na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne kół zębatych wytworzonych techniką metalurgii proszków na bazie proszku żelaza Distaloy AQ. Zakres badań obejmował określenie zmiany wymiarów kół oraz ich gęstości, przed i po procesie infiltracji, pomiar wytrzymałości na statyczne zginanie zębów, pomiar mikrotwardości kół zębatych oraz analizę ich mikrostruktury. Koła zębate podzielono na cztery grupy; jedna z nich nie była infiltrowana miedzią, pozostałe trzy infiltrowano kolejno jednym (1,4% Cu), dwoma (2,8% Cu) i trzema (4,2% Cu) miedzianymi pierścieniami. Stwierdzono, że infiltracja miedzią powoduje wzrost wytrzymałości na zginanie badanych spieków, lecz tylko w przypadku zawartości 1,4% Cu. Większa ilość miedzi powoduje obniżenie wytrzymałości na zginanie zębów kół. Badania wykazały również, że infiltracja miedzią nie wpływa korzystnie na mikrotwardość kół zębatych.

EN

The influence of production parameters i.e., copper infiltration, on the microstructure and mechanical properties of gear wheels initially manufactured by powder metallurgy was investigated. Distaloy AQ iron powder was used for production these gears. The scope of research included the determination of changes in the dimensions of the gear wheels and their density, before and after the infiltration process, measurement of the strength to static bending, measurement of the microhardness of the gear wheels and analysis of their microstructure. The gear wheels are divided into four groups; one of them was not infiltrated with copper, the remaining three were infiltrated successively with one (1.4% Cu), two (2.8% Cu) and three (4.2% Cu) copper rings. It was found that copper infiltration increases the bending strength of the tested sinters, but only in the case of 1.4% Cu content. The greater amount of copper reduces the bending strength of the gear wheels. Research has also shown that copper infiltration does not have a positive effect on the microhardness of gear wheels.

5

The role of the matrix in SiC reinforced composites

Madej Marcin, Leszczyńska-Madej Beata, Wąsik Anna, Kopeć-Surzyn Anna

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 1

30--36

EN

This article presents a comparison of the properties of composites based on aluminum or aluminum alloy (Al4Cu) rein- forced with silicon carbide SiCp. The main objective was to analyze the possibility of producing an Al + Cu alloy matrix by basic powder metallurgy methods and its influence on the final properties of the composite. The composites were produced by pressing and sintering, basic powder metallurgy techniques, in order to reduce the manufacturing costs. Sintering was carried out in nitrogen due to the favorable effect of this atmosphere on the sintering of aluminum-based materials. Silicon carbide SiC was used as the reinforcing phase. The study clearly showed that the use of a matrix made of a mixture of Al and Cu powders results in an almost twofold increase in hardness (from 32 to about 60 HB) and a more than twofold increase in flexural strength (from about 200 to more than 450 MPa). Observations of the microstructure confirmed the diffusion of copper into the aluminum and the facets of the Al2Cu phase.

6

Effect of MHA on tribo-behaviour of Al-MHA-Si3N4 hybrid composites

Faris Mohammad, Suhaib Mohd, Ahmed Mumtaz

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 1

37--43

EN

In the contemporary research community, hybrid composites with improved performance are emerging as a trend, overcoming the drawbacks of conventional composites and satisfying needs in tribological applications. In this work, Al-MHA-Si3N4 hybrid composites reinforced with various weight percentages of mustard husk ash (MHA), 0, 2.5, 5, 7.5% and 10%, produced by powder metallurgy techniques at 300, 400, 500, 600 and 700 MPa compaction pressure were analysed. The microstructural characterization of the metal matrix hybrid composites, followed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive spectroscopy (EDS) investigations show the homogeneous distribution of the reinforcement in the metal matrix. A sliding wear study without lubrication was performed on a pin-on-disc wear testing machine under the following sliding conditions: sliding velocity (SV) of 1.5 m/s, sliding distance (SD) of 300 m and applied loads of 25 N and 35 N. The deformation of the worn surfaces was also investigated. It was found that the tribological characteristics of the composites were enhanced by increasing the weight percentage of MHA and the compaction pressure.

7

Wpływ parametrów wytwarzania na mikrostrukturę i właściwości spiekanych kół zębatych o składzie Fe-2,5%Mn-0,8%C

Sułowski Maciej, Dąbrowski Robert, Zawilińska Iga

Inżynieria Materiałowa

|

2022

|

Vol. 43, nr 6

11--15

PL

W pracy zbadano wpływ parametrów wytwarzania, a w szczególności infiltracji miedzią, na właściwości mechaniczne oraz mikrostrukturę spiekanych kół zębatych. Koła zębate spiekano w temp. 1150°C przez 60 min w atmosferze mieszaniny 70% N2 i 30% H2. Następnie poddano je ponownemu spiekaniu w atmosferze będącej mieszaniną 95% N2 i 5% H2 w czasie 60 min w temp. 1120°C, połączonemu z infiltracją miedzią (1,41–4,20%) metodą nakładkową. Po spiekaniu stale poddawano pomiarom gęstości, badaniom właściwości mechanicznych i badaniom metalograficznym. Wykazano, że infiltracja miedzią prowadzi do wzrostu gęstości oraz twardości badanych kół. Największą wytrzymałość na statyczne zginanie zębów wykazały koła nieinfiltrowane miedzią, a najmniejszą zęby kół infiltrowanych 4,2% Cu.

EN

The aim of this work was to investigate the influence of processing parameters, in particular copper infiltration, mechanical properties and microstructure of sintered Fe-2.5% Mn-0.8% C gear wheels. Gear wheels were sintered at 1150°C for 60 min in mixture of 70% N2 and 30% H2. Following this process, the wheels were re-sintered at 1120°C for 60 min in 95% N2 and 5% H2 atmosphere and combined with copper (1.41–4.20%) overlay infiltration method. After infiltration, density and mechanical properties were measured. The results of investigations show that after copper infiltration density and hardness of gears increased. The highest teeth bend strength was obtained for not infiltrated gears. The lowest bend strength value was recorded for gears infiltrated with 4.2% Cu.

8

Manufacturing and properties of al-al alloy bimetallic composites obtained from powders by hot extrusion

Wojtaszek Marek, Zyguła Krystian

Composites Theory and Practice

|

2022

|

R. 22, nr 4

211--218

EN

This paper presents the process of manufacturing bimetallic composites in the shell-core system. Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr alloy powder was used for the shell. Pure aluminum was used as the core of the composite, respectively, in the form of a cast and then rolled rod, and in the form of a semi finished product obtained from aluminum powder. The semi-finished powders were produced by means of the uniaxial hot pressing method. From the components prepared in this way, an extrusion chargé was made by machining in an alloy shell-core system. Permanent bonding of the components and forming the required shape of the composites was carried out using direct hot extrusion under isothermal conditions. It was confirmed that the application of powder metallurgy technology for the production of one or both component materials makes it possible to conduct the extrusion of the components with significantly different plasticity without violating the cohesion of the layers. This approach made it possible to produce layered composites with high-strength properties of the outer layer and with a ductile core. The microstructural state of the components was evaluated, focusing on the continuity of the transition zone between the components. Observations of the separation lines between the layers revealed that the zone between the components was continuous, which was found for both composites, regardless of the examined cross-section. On this basis, it was concluded that the direct hot extrusion process, carried out under the adopted parameters, made it possible to combine the components very well. Selected properties of the layered composites were also determined. It was shown that the proposed method, combining powder metallurgy and hot forming technologies, makes it possible to obtain a continuous connection of components and produce products with properties significantly differentiating in the core and shell zones. These properties can be controlled by appropriate selection of the components, as well as by the method of manufacturing the core. Potential applications of the studied materials include the manufacture of bimetallic components for operation in conditions where significantly different properties of the outer zone and the core are required.

9

HA-ZnO-Fe3O4 composite manufactured by wet powder metallurgy process for implant applications

Gupta Ruchi, Agarwal Mayank, Singh Vinay Pratap

Composites Theory and Practice

|

2022

|

R. 22, nr 1

40--43

EN

A hydroxyapatite (HA) based biocompatible and bioactive composite is an appropriate choice for bio-implants. This experimental work presents the influence of ZnO and Fe3O4 on the microstructure of HA-ZnO-Fe3O4 composites synthesized by the wet powder metallurgy process. These composites were characterized using SEM, energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and XRD. The obtained results showed the effect of the addition of Fe3O4 on the interface formation, which is exhibited by interconnected pores and sintered neck in the micrographs. The observed porosity helps to enhance the required osseointegration for the fixation of implants with human bones.

10

Aluminium oxide (Al22O3)-few layer graphene (FLG) reinforced aluminium hybrid composites

Kaykılarlı Cantekin, Altınışık Zehra, Kılıç E. Can, Uzunsoy Deniz, Yeprem H. Aygül

Composites Theory and Practice

|

2022

|

R. 22, nr 2

72--78

EN

The present study investigates the microstructural and mechanical properties of few layer graphene (FLG, 0.1 to 5 wt.%) and aluminium oxide (Al22O3, 4 to 20 wt.%) reinforced Al6061 matrix composites prepared via mechanical alloying (MA), uniaxial pressing and pressureless sintering. The effects of the amounts of Al22O3 and FLG were studied. MA was carried out at 300 rpm for 3 h in a planetary ball mill in argon atmosphere. The mechanically alloyed (MAed) powders were compacted via uniaxial pressing (400 MPa) and sintering (620°C, 2 h). The microstructural and mechanical properties of the Al-xAl22O3-yFLG powders and bulk samples were investigated via X-ray diffraction (XRD), light microscopy (LM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), the Archimedes’ method and a hardness test. In the XRD analysis, the aluminium carbide (Al4C3) phase was not detected. The SEM, LM micrographs and EDS results show that the produced composites have a homogeneous structure. Based on the Archimedes’ method, the densification rates of the reinforced samples were higher than the unreinforced sample. The Al22O3-3FLG sample exhibited the highest relative density, 99.25%. According to the hardness measurements, the highest hardness value was 87.28 HV for the Al22O3-1FLG composite and increased twofold compared to Al6061.

11

Testing of Sinters Made of Copper Powders Coated with Carbon Structure Containing Graphene

Rajkowski Kamil, Majewski Tomasz

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2021

|

Vol. 12, Nr 2 (44)

75--90

EN

This paper presents the results of preliminary tests on specimens made from mixtures of dendritic copper powder (CuE) with the graphene-coated copper powder (CuG) in a range from 20% to 100% (CuG). The properties of the powder mixtures, green compacts and sinters were determined. To study the properties of the powder mixtures, the following tests were carried out: a measurement of the CuG powder grain size after the grinding process, measurements of the bulk density and tap density of the prepared powder mixtures. The porosity of the produced green compacts and the sinters was calculated as well as the densification capabilities of the powder mixtures by die pressing, cold isostatic pressing and sintering in a reducing atmosphere were tested. Moreover, the nature of the porosity formation was analysed using an optical microscope and the Brinell hardness was determined. The measured Brinell hardness was in the range of 17 HB for sinters made from CuG to 34 HB for sinters made from a 20% CuG powder mixture. More than six hundred measurements that were made in this study show that the high CuG content in the powder mixture reduces the hardness of the sinters as well as increase their porosity.

PL

W artykule zostały przedstawione wyniki wstępnych badań próbek wykonanych z mieszanin proszku miedzi dendrytycznej (CuE) z proszkiem miedzi pokrytym strukturą węglową zawierającą grafen (CuG) w przedziale od 20% do 100% (CuG). W ramach badań określone zostały właściwości mieszaniny proszków, wyprasek oraz spieków, składające się na opis badanego materiału. W celu zbadania właściwości mieszanin proszków zostały wykonane następujące badania: pomiar wielkości ziaren proszku CuG po procesie rozdrabniania, pomiar gęstości nasypowej oraz nasypowej z usadem przygotowanych mieszanin. Obliczono porowatość wytworzonych wyprasek, a następnie spieków oraz sprawdzono możliwości zagęszczania się otrzymanych mieszanin poprzez zastosowanie prasowania matrycowego, prasowania izostatycznego na zimno oraz spiekania w atmosferze redukującej. Dokonano również analizy powierzchni wykonanych próbek pod kątem charakteru powstałych porów za pomocą mikroskopu optycznego oraz określono twardość próbek metodą Brinella. Zmierzona twardość próbek mieści się w zakresie od 17HB dla spieków wykonanych wyłącznie z CuG do 34HB dla spieków wykonanych z mieszanki zawierającej 20% CuG. W ramach badań wykonanych zostało ponad sześćset pomiarów, których wyniki pokazują, że duża zawartość CuG w mieszaninie proszkowej zmniejsza twardość otrzymanych z niej spieków oraz zwiększa ich porowatość.

12

Spieki z austenitycznych stali chromowo-niklowych z dodatkiem WC10Ni

Moraczyński Oskar, Zinchuk Andrii, Wójcik Grzegorz, Krakówka Anna, Kucharska Barbara

Materiały Ceramiczne

|

2021

|

T. 73, nr 1

14--25

PL

Technologia metalurgii proszków pozwala na wytwarzanie wyrobów oraz półwyrobów niemożliwych do wykonania innymi metodami. Głównym walorem metalurgii proszków jest możliwość uzyskania materiałów trudnotopliwych oraz materiałów, których połączenie tradycyjnymi metodami jest niemożliwe; otwiera więc ona możliwości z zakresu tworzenia nowych materiałów. Metody metalurgii proszków stosuje się w masowej produkcji różnych elementów, znalazły one zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Najpopularniejszymi wyrobami metalurgii proszków są: koła zębate, podkładki, elementy amortyzatorów, łożyska samosmarowe, gniazda zaworów lub filtrów. W pracy skupiono się na wytwarzaniu i porównaniu spieków z proszków stali austenitycznej 304L, 310S i 316L oraz z dodatkiem WC10Ni i Cu. Porównanie obejmowało mikrostrukturę, grubość, twardość i gęstości proszków. Zestawienie końcowe objęło badania EDX i fazową analizę rentgenowską.

EN

The technology of powder metallurgy allows to produce products and semi-finished products that are impossible to be made by other methods. Main value of powder metallurgy is a possibility of obtaining hardly fusible materials and materials which merging by traditional methods is impossible; it provides opportunities in the field of creating new materials. Powder metallurgy methods are used in the mass production of various components and have found their application in many industries. Most popular products of powder metallurgy are gears, washers, shock absorber elements, self-lubricating bearings, valve seats or filters. The paper focuses on the production and comparison of sintered powders of austenitic stainless steel 304L, 310S and 316L and with the addition of WC10Ni and Cu. The comparison covered the microstructure, thickness, hardness, and density of powders. The final survey covered EDX and X-ray phase analysis.

13

Efekt mechanicznej syntezy na mikrostrukturę kompozytów na osnowie miedzi umacnianych cząstkami azotku tytanu. Wytwarzanie i właściwości Cu-5% wag. TiN

Franczak Aleksandra, Karwan-Baczewska Joanna

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2021

|

Vol. 88, nr 2

2--7

PL

W artykule przedstawiono sposób wytworzenia kompozytów na osnowie miedzi umacnianych dodatkiem 5% wag. azotku tytanu. W tym celu zastosowano proces mechanicznej syntezy (MA) i iskrowego spiekania plazmowego (SPS). Zaobserwowano, że 10-cio godzinny proces mechanicznej syntezy doprowadził do utworzenia się struktury płatkowej mieszanki kompozytowej Cu-TiN. Cząstki azotku tytanu znajdują się wewnątrz plastycznej osnowy, jednakże ich rozmieszczenie nie jest w pełni równomierne. Artykuł przedstawia mikrostrukturę mieszanki kompozytowej uzyskanej zarówno podczas mechanicznej syntezy jak i po jej zakończeniu, a także mikrostrukturę uzyskanych spieków po procesie iskrowego spiekania plazmowego. Zamieszczono wyniki dotyczące gęstości, twardości i przewodności elektrycznej kompozytów.

EN

In the presented work, Cu matrix composites reinforced with 5% wt. of TiN were prepared by mechanical alloying (MA) and spark plasma sintering (SPS) method. During experiments it was observed that 10 hours of MA lead to a flake-like particle morphology. Titanium nitride particles are located inside copper matrix but their distribution is not completely homogeneous. This article shows microstructure of the powders during and after MA as well as SPS method. Density, hardness and electrical conductivity of the composites are also presented.

14

Influence of mechanical alloying process on structural, mechanical and tribological behaviours of CNT reinforced aluminium composites – a statistical analysis

Manikandan P., Elayaperumal A., Franklin Issac R.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 2

art. no. e136745

EN

The mechanical and tribological properties of the Al/CNT composites could be controlled and improved by the method of its fabrication process. This research article deals with the optimization of mechanical and tribological properties of Al/CNT composites, which are fabricated using the mechanical alloying process with the different weight percentage of multi-walled CNT reinforcement. The phase change and the presence of CNT are identified using the X-Ray Diffraction (XRD) analysis. The influence of mechanical alloying process and the multi-walled CNT reinforcement on the mechanical, and tribological behaviours of the Al/CNT composites are studied. The optimal mechanical alloying process parameters and the weight percentage of multi-walled CNT reinforcement for the Al/CNT composite are identified using the Response Surface Methodology (RSM), which exhibits the better hardness, compressive strength, wear rate and Coefficient of Friction (CoF). The Al/CNT composite with 1.1 wt.% of CNT has achieved the optimal responses at the milling speed 301 rpm and milling time 492 minutes with the ball to powder weight ratio 9.7:1, which is 98% equal to the experimental result. This research also reveals that the adhesive wear is the dominant wear mechanism for the Al/CNT composite against EN31 stainless steel but the optimal Al/CNT composite with 1.1 wt.% of multi-walled CNT has experienced a mild abrasive wear.

15

The influence of intensive plastic deformation on iron-based materials by free precipitation

Gumen Olena, Mykhailichenko Vitalii, Selina Irina, Ujma Adam

Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo

|

2020

|

Z. 26 (176)

56-59

EN

The development of many branches of modern production is inextricably linked with the development of new materials with a certain complex of mechanical, physio-chemical and technological properties. One of the effective ways to obtain materials with clearly defined properties is powder metallurgy. Materials obtained by pressing the powder usually have a high residual porosity. In order to improve their mechanical properties, we suggest using free sludge. We experimentally investigated various methods of intense plastic deformation and measured the hardness and strength of the obtained samples. We believe that our results show that free sludge can be used for reducing porosity levels in powder materials on an industrial scale.

PL

Rozwój wielu gałęzi nowoczesnej produkcji jest nierozerwalnie związany z rozwojem nowych materiałów o specyficznym kompleksie właściwości mechanicznych, fizyko-chemicznych i technologicznych. Jednym ze skutecznych sposobów poszukiwania materiałów o nietypowych właściwościach jest wykorzystanie metody metalurgii proszków. Materiały otrzymane przez prasowanie proszku mają zwykle wysoką porowatość resztkową. Aby poprawić ich właściwości mechaniczne, zaproponowano zastosowanie swobodnego prasowania. Wykonano badania eksperymentalnie, w których próbki materiału poddano badaniom odkształceniowym. Zakres pomiarów dotyczył twardości i wytrzymałości badanego materiału. Wyniki potwierdzają pozytywny efekt zastosowania swobodnego prasowania do zmniejszenia poziomu porowatości materiałów proszkowych, z możliwością wdrożenia tej technologii na skalę przemysłową.

16

Wpływ azotowania jarzeniowego na właściwości narzędzi grawerskich z węglika wolframu

Wójcik Grzegorz, Moraczyński Oskar

Materiały Ceramiczne

|

2020

|

T. 72, nr 4

226--234

PL

Wykorzystywanie węglików wolframu jako narzędzi do obróbki mechanicznej innych materiałów wynika z faktu ich bardzo dobrych właściwości skrawających oraz wytrzymałościowych. Narzędzia te najczęściej wykonywane są metodą metalurgii proszków. W pracy badano narzędzia grawerskie o kątach wierzchołkowych 10°, 15°, 20° i 30°, wykonanych z proszku węglika wolframu rozproszonego w osnowie kobaltu - WC-6Co. Według specyfikacji producenta narzędzia te przeznaczone są do precyzyjnej obróbki materiałów takich jak drewno, metale miękkie, kompozyty, MDF itp. W pracy skupiono się na ocenie mikrostrukturalnej oraz wytrzymałościowej ostrzy, a dodatkowo poddano je obróbce cieplno-chemicznej azotowania jarzeniowego w temperaturze 520 °C przez 72 godziny. Mikrostrukturę narzędzi zbadano przy użyciu mikroskopii optycznej oraz skaningowej mikroskopii elektronowej, natomiast występujące w niej fazy zidentyfikowano metodą dyfraktometrii rentgenowskiej. Właściwości wytrzymałościowe narzędzi scharakteryzowano na podstawie pomiarów twardości oraz statycznej próby wciskania w zahartowaną stal C45. Skutkiem azotowania było utworzenie na powierzchni narzędzi azotków i węglikoazotków wolframu, obecność węgla jako pozostałości rozkładu WC i w rezultacie zmniejszona ilość węglika wolframu i zwiększona mikroporowatość. Stwierdzono spadek twardości narzędzi o ok. 200HV0,3 i niewielkie zwiększenie odporności mechanicznej ostrzy grawerskich na ściskanie niezależnie od ich kąta wierzchołkowego.

EN

The use of tungsten carbides as tools for machining other materials is due to their very good cutting and strength properties. These tools are most often made using the powder metallurgy method. The study investigated engraving tools with 10°, 15°, 20°, and 30° point angles, made of tungsten carbide powder dispersed in a cobalt matrix - WC-6Co. According to the manufacturer's specification, these tools are intended for precise processing of materials such as wood, soft metals, composites, MDF, etc. The study focused on the assessment of microstructure and strength of the blades, and additionally they were subjected to thermochemical treatment of glow discharge nitriding at a temperature of 520 °C for 72 hours. The microstructure of the tools was examined using optical microscopy and scanning electron microscopy, while the phases present in it were identified by X-ray diffraction. The strength properties of the tools were characterized based on hardness measurements and a static test for pressing into hardened C45 steel. The effect of nitriding was the formation of tungsten nitrides and carbonitrides on the tool surface, the presence of carbon as a residue of WC decomposition, and consequently a reduced amount of tungsten carbide and increased microporosity. It was found that the hardness of the tools decreased by approx. 200HV0.3 and a slight increase in the mechanical resistance of the engraving blades to compression, regardless of their tip angle.

17

Overview of conventional technologies using the powders of metals, their alloys and ceramics in Industry 4.0 stage

Dobrzański L. A., Dobrzański L. B., Dobrzańska-Danikiewicz A. D.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2020

|

Vol. 98, nr 2

56--85

EN

Purpose: Among the technologies that play a crucial role in the current stage of development of Industry 4.0 conventional powder engineering technologies are of great importance. Based on a comprehensive literature review, conventional technologies using the powders of metals, their alloys and ceramics are described. Development perspectives of the most widespread among them were indicated. Design/methodology/approach: Extensive literature studies on conventional powder engineering technologies have been carried out. By using knowledge engineering methods, development perspectives of individual technologies were indicated. Findings: In addition to the presentation of conventional sintering technological methods, sintering mechanisms in solid-state and liquid phase sintering which accounts for 90% of the commercial value of sintered products are presented. Originality/value: According to augmented holistic Industry 4.0 model, many materials processing technologies and among them conventional powder engineering technologies play a key role in current industry development. For this reason, these technologies have been characterized in detail on the basis of available literature sources.

18

Badanie wybranych właściwości wolframowego stopu ciężkiego 98W-1,4Ni-0,6Fe

Skoczylas Paweł

Inżynieria Powierzchni

|

2020

|

nr 3-4

22--30

PL

Celem pracy było określenie gęstości spiekanego pręta mierzonej wzdłuż jego osi oraz określenie zależności pomiędzy gęstością próbek pobranych z pręta a ich wytrzymałością na rozciąganie Rm. Pręt do badań o składzie 98W-1,4Ni-0,6Fe wytworzono metodą metalurgii proszków i spiekania z udziałem fazy ciekłej. Przeprowadzone pomiary wykazały, iż gęstość próbek jest zależna od miejsca pobrania próbki z pręta oraz ilości usuniętej warstwy zewnętrznej poprzez toczenie. Gęstości próbek pobranych z końców pręta są wyższe niż ze środka pręta. Najniższą gęstość uzyskano dla gotowych próbek wytrzymałościowych. Przeprowadzone pomiary wykazały, że dla kilku próbek wyniki gęstości i wytrzymałość Rm są ze sobą skorelowane. Stopniowo obniżająca się gęstość próbek przekłada się na spadek ich wytrzymałości na rozciąganie. Niższa gęstość próbek z obszaru środkowej części pręta może być związana zarówno ze skurczem liniowym występującym w trakcie procesu, jak również z nierównomiernym rozkładem temperatury w przestrzeni pieca do spiekania.

EN

The aim of the work was to determine the density and tensile strength Rm of the sintered rod measured in selected places along its axis. The test rod with the composition of 98W-1.4Ni-0.6Fe was produced by powder metallurgy and sintering with the participation of the liquid phase. The performed measurements showed that the density of the samples depends on the place where the sample was taken from the bar and the amount of the outer layer removed by rolling. The densities of samples taken from the ends of the bar are higher than those taken from the center of the bar. The lowest density was obtained for ready-made strength samples. The performed measurements showed that for several samples the results of density and strength Rm are correlated. Gradually decreasing sample density translates into a decrease in their tensile strength. The lower density of samples from the central part of the bar can be related both to the linear shrinkage occurring during the process, as well as to the non-uniform temperature distribution in the sintering furnace space.

19

Fabrication and Characteristics of Copper- Intermetallics Composites

Kargul M., Konieczny M.

Archives of Foundry Engineering

|

2020

|

Vol. 20, iss. 3

25--30

EN

The paper presents the results of research on the production and application of sintered copper matrix composite reinforced with titanium-copper intermetallic phases. Cu- Ti composites were fabricated by powder metallurgy. The starting materials for obtaining the sintered composites were commercial powders of copper and titanium. Experiments were carried out on specimens containing 2.5, 5, 7.5 and 10 % of titanium by weight. Finished powders mixtures containing appropriate quantities of titanium were subjected to single pressing with a hydraulic press at a compaction pressure of 620 MPa. Obtained samples were subjected to sintering process at 880°C in an atmosphere of dissociated ammonia. The sintering time was 6 hours. The introduction of titanium into copper resulted in the formation of many particles containing intermetallic phases. The obtained sinters were subjected to hardness, density and electrical conductivity measurements. Observations of the microstructure on metallographic specimens made from the sintered compacts were also performed using a optical microscope. An analysis of the chemical composition (EDS) of the obtained composites was also performed using a scanning electron microscope. Microstructural investigations by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) showed that after 6 hours of sintering at 880°C intermetallic compounds: TiCu, TiCu2, TiCu4, Ti2Cu3, Ti3Cu4 were formed. The hardness increased in comparison with a sample made of pure copper whereas density and electrical conductivity decreased. The aim of this work was to fabricate copper matrix composites reinforced with titanium particles containing copper- titanium intermetallic phases using powder metallurgy technology and determine the influence of the titanium particles on the properties of the sintered compacts and, finally, analyse the potentials application for friction materials or electric motors brushes.

20

Effect of rare-earth co-doping on the microstructural and magnetic properties of BaFe12O19

Güler P., Ertuğ B., İpek-Işıkcı N., Kara A.

Advances in Materials Science

|

2020

|

Vol. 20, nr 3(65)

23--35

EN

Ba0.85(La,Y)0.15Fe12O19 hexaferrite magnets were produced using the powder metallurgy method. The phase analysis of the ferrite magnets was carried out by X-ray diffraction (XRD) technique. A single hexaferrite phase was present in both samples as revealed by XRD patterns. The microstructural evolution in the hexaferrite samples was examined using Scanning Electron Microscopy (SEM) equipped with Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS). The grain morphology altered with the sintering temperature. Room temperature ferrimagnetic hysteresis curves were obtained by Vibrating Sample Magnetometer (VSM). The crystallite size and the lattice parameters (a,c) were also calculated after sintering at 1150ºC and 1250ºC. Saturation magnetizations, Ms were determined to be 48.60 emu/g and 52.95 emu/g for the samples sintered at 1150ºC and 1250ºC, respectively whereas the remanent magnetizations, Mr were 29.26 emu/g and 31.17 emu/g. The coercivity, Hc decreased from 3.95 kOe to the value of 2.44 kOe with the sintering temperature due to the increase of the crystallite size. The squareness ratios (Mr/Ms) of the ferrimagnetic samples were different because the uniaxial anisotropies altered after sintering at 1150ºC and 1250ºC. The maximum energy product, (BH)max dropped from 35.81 kJ/m3 to 27.38 kJ/m3 when the sintering temperature increased. This result can be attributed to a combination of higher magnetization and the lower coercivity.