Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mechaniczne i strukturalne aspekty szybkiej krystalizacji wybranych stopów aluminium

Błaż L., Kula A.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2018

|

T. 29, nr 1

33--64

PL

W przeglądowej formie przedstawiono wyniki dotychczasowych badań szybkokrystalizowanych stopów aluminium, które wykonano w latach 1999–2016 w ramach współpracy naukowo-badawczej Wydziału Metali Nieżelaznych AGH i Nihon University w Tokio. Zastosowanie rozpylania ciekłego stopu na powierzchnię intensywnie chłodzonego walca miedzianego pozwoliło uzyskać cienkie płatki metaliczne, które następnie konsolidowano mechanicznie w procesie prasowania, odgazowania próżniowego i wyciskania. Badano materiały zawierające dodatki stopowe takie, jak Si, Mn, Fe, Ni, Co oraz typowy skład dla wybranych stopów serii 7000 (Mezo10 i Mezo20). Wyróżniono trzy grupy materiałów różniących się trwałością efektu rozdrobnienia składników strukturalnych po szybkiej rekrystalizacji. W warunkach wyżarzania w podwyższonej temperaturze najbardziej stabilne wydzielenia (Si) stwierdzono w stopach RS Al-Si. Stopy RS zawierające metale przejściowe takie, jak Fe, Ni, Mn, Co charakteryzują się umiarkowanie stabilną morfologią wydzieleń, które ulegają bardzo powolnej koagulacji w wysokiej temperaturze, lecz nie osiągają rozmiarów typowych dla materiałów wytwarzanych w technologiach przemysłowych. Stwierdzono, że szybka krystalizacja wymienionych stopów znacząco zwiększa nie tylko własności wytrzymałościowe, ale również plastyczność powyższych stopów. Do trzeciej grupy szybko-krystalizowanych materiałów należą wyroby ze stopów serii 2000, 6000, 7000, które w technologiach przemysłowych poddaje się umocnieniu w procesie starzenia. Pokazano przy-kłady badań strukturalnych i mechanicznych stopów Mezo10 i Mezo20 (seria 7000). Materiały RS wykonane z tych stopów charakteryzują się obecnością wydzieleń o wymiarach 0,5–1,5 µm zawierających podstawowe dodatki stopowe Zn, Mg, Mn. Obecność tych wydzieleń wynika z procesu szybkiej krystalizacji, który nadaje cechy struktury odmienne od przewidywanych zgodnie z wykresem równowagi termodynamicznej.

EN

This review presents the results of studies on rapidly-solidified (RS) aluminum alloys that have been performed during the years 1999-2016 as part of scientific and research cooperation program between the Faculty of Non-ferrous Metals at AGH and Nihon University in Tokyo. The application of liquid alloy spraying onto the intensively cooled and rotating copper cylinder made it possible to obtain thin metallic flakes, which were then consolidated mechanically in the process of pressing, vacuum degasification and extrusion. Materials containing alloying elements such as Si, Mn, Fe, Ni, Co, and selected AA7000series alloys (Mezo10 and Mezo20) were studied. Three groups of materials were distinguished, differing in the persistence of the refinement effect on structural components following rapid recrystallization. Under annealing conditions at elevated temperature, the most stable precipitates (Si) were observed in RS Al-Si alloys. RS alloys containing transitional metals such as Fe, Ni, Mn and Co are characterized by a moderately stable morphology of precipitates, which undergo very slow coarsening at high temperature but do not reach the sizes typical for materials manufactured by industrial technologies. It was found that rapid crystallization of the aforementioned alloys significantly in-creases not only their strength properties but also their plasticity. The third group of rapidly-solidified materials include products made of 2000-, 6000- and 7000-series alloys, which are usually hardened by means of aging process in industrial technologies. Examples of structural and mechanical tests conducted on the Mezo10 and Mezo20 (7000-serie alloys) are shown. RS materials made from these alloys are characterized by the presence of precipitates with sizes of 0.5-1.5 µm, containing basic alloying elements, i.e. Zn, Mg, Mn. The presence of these precipitates arises from the rapid crystallization process, which bestows structural features different from those expected according to the thermo-dynamic equilibrium (phase) diagram.

2

Effect of topography on wettability of rapidly solidified Al-In alloys

Tashlykova-Bushkevich I., Yakovenko J., Bushkevich I., Żukowski P.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 1

151--154

EN

The wettability of rapidly solidified foils of Al-In alloys containing up to 4.7 at.% of In was investigated by means of sessile-drop method and atomic force microscopy. It was found that In significantly changes wetting properties of pure Al from a hydrophobic behaviour to a hydrophilic one. The effect of topography on the wetting properties of nano-rough foils demonstrates that an increase in In content up to 0.7 at.% resulted in a transition from a homogeneous to a heterogeneous wetting behaviour when decreasing the roughness of the surface makes it more hydrophilic.

PL

Zwilżalność szybko skrystalizowanych foli stopu Al-In zawierających In do 4,7 at.% została zbadana za pomocą metody „siedzącej kropli” oraz mikroskopii sił atomowych. Określono, że dodatek In znacząco zmienia właściwości zwilżające czystego Al z hydrofobowych na hydrofilowe. Wpływ topografii na właściwości zwilżające nano-chropowatych folii przedstawia, że wzrost zawartości In do 0,7 at.% skutkuje w zmianie właściwości zwilżających z homogenicznych na heterogeniczne oraz zwiększająca się chropowatość powierzchni powoduje, że stają się one hydrofilowe.

3

Effect of rapid solidification aluminum alloys with different Si contents on mechanical properties and microstructure

Wzorek Ł., Wiewióra M., Wędrychowicz M., Skrzekut T., Noga P., Wiewióra J., Sajdak W., Richert M.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 42, no. 3

179--186

EN

Rapid solidification is a relatively new and effective way of producing ultrafine-grained UFG aluminum alloys with enhanced mechanical properties. Due to a significant cooling rate close to nearly 106 K/s, it is possible to obtain a material with grain size far below 100 nm. In the present study, RS aluminum alloys with an Si content in a range of 5–10 wt% were produced during melt spinning. As a result, materials in the form of ribbons were produced. The as-received flakes were subjected to cold pressing into cylindrical billets with a diameter of 40 mm. Hot extrusion of pre-compacted material was subsequently performed at a temperature of 450°C with a press ram speed of 3 mm/s and extrusion ratio of λ = 25. In this work, the influence of brittle phases on the mechanical properties of as-extruded rods will be examined. Both tensile and microhardness tests were performed in order to determine the mechanical properties of the obtained profiles. It has been shown that brittle-phase refinement during melt spinning significantly influences the mechanical properties of the tested materials.

PL

W wyniku szybkiej krystalizacji możliwe jest otrzymanie struktury drobnoziarnistej stopów aluminium o podwyższonych własnościach mechanicznych. Znaczna szybkość chłodzenia na poziomie 106 K/s umożliwia otrzymanie wielkości ziarna na poziomie 100 nm. W prezentowanych w pracy badaniach szybkiej krystalizacji poddano stopy aluminium o zawartości 5 oraz 10% wagowych Si. Otrzymane taśmy poddano wstępnemu prasowaniu na zimno do form brykietów o średnicy 40 mm. Proces wyciskania przeprowadzono w temperaturze 450°C z prędkością tłoka równą 3 mm/s. Stopień przerobu wynosił λ = 25. W niniejszym opracowaniu badano wpływ kruchych faz na własności mechaniczne wyciskanych prętów. W tym celu wykonano próbę jednoosiowego rozciągania oraz pomiary mikrotwardości otrzymanych profili. Wykazano znaczny wpływ rozdrobnienia kruchych faz podczas szybkiej krystalizacji na własności mechaniczne badanych materiałów.

4

Wysokocyklowa wytrzymałość zmęczeniowa konsolidowanych plastycznie stopów aluminium

Ziaja W., Motyka M., Tokarski T., Sieniawski J.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2015

|

T. 26, nr 4

343--358

PL

Stopy aluminium należą do podstawowych materiałów konstrukcyjnych, szczególnie w przemyśle samochodowym i lotniczym. Ze względu na charakter obciążeń, wytrzymałość zmęczeniowa stanowi istotne kryterium determinujące zakres potencjalnych zastosowań materiałów konstrukcyjnych w tym obszarze. Zmniejszenie rozmiaru ziaren do zakresu submikro lub nanometrycznego realizowane m.in. metodami przeróbki plastycznej z zastosowaniem bardzo dużych odkształceń lub metodą konsolidacji plastycznej rozdrobnionych form materiału o strukturze w pełni lub częściowo amorficznej umożliwia uzyskanie bardzo dużych właściwości wytrzymałościowych w warunkach obciążeń statycznych. Wyniki badań potwierdzają możliwość zwiększenia w ten sposób również wytrzymałości zmęczeniowej, chociaż stwierdzono również przypadki pogorszenia właściwości zmęczeniowych stopu. Efekt rozdrobnienia ziaren silnie zależy od składu fazowego i mikrostruktury stopu, jak również od geometrii próbek i warunków obciążenia oraz liczby cykli do zniszczenia (wytrzymałość nisko- i wysokocyklowa). W pracy badano wysokocyklową trwałość zmęczeniową (w warunkach zginania) ultradrobnoziarnistych, konsolidowanych plastycznie stopów aluminium RS442 oraz RS5083, stosując próbki o przekroju prostokątnym z karbem. Poddano analizie zmianę ich właściwości zmęczeniowych i charakteru pękania w porównaniu z odpowiadającymi im materiałami otrzymywanymi metodami konwencjonalnymi. Stwierdzono dominujący udział pękania międzykrystalicznego w stopach konsolidowanych plastycznie, niezależnie od schematu zastosowanej po konsolidacji obróbki cieplnej lub przeróbki plastycznej. Skutkiem osłabienia „nowych” granic ziaren powstałych podczas konsolidacji plastycznej jest mniejsza trwałość zmęczeniowa stopów ultradrobnoziarnistych. Wprowadzenie grafitu do stopu RS442 powoduje zwiększenie trwałości zmęczeniowej stopu w zakresie dużych wartości amplitudy naprężenia na skutek zwiększenie nieregularności ścieżki pęknięcia i zjawisko przesłaniania wierzchołka pęknięcia.

EN

Aluminium alloys are the basic structural materials, especially in automotive and aircraft industry. Fatigue strength is an important criterion determining the range of potential applications of structural materials in that area. Grain refinement down to submicro or nanometric level, that can be realized using severe plastic deformation methods or rapid solidification and plastic consolidation of partially or fully amorphous forms of material, enables significant improvement of strength properties of the alloys under static loads. Results of the studies indicate the possibility of increasing also fatigue strength using this method but inverse effects were also reported. The influence of grain refinement on fatigue behaviour depends on many factors like phase composition and microstructure of the alloy, but also specimen geometry, loading conditions and form of fatigue process (low or high cycle fatigue). In the paper high-cycle fatigue life of plastically consolidated RS442 and RS5083 aluminium alloys was examined in bending test using notched specimens with rectangular cross-section. The fatigue behaviour and fracture mechanisms of these alloys were compared to materials produced using conventional methods. Regardless of following heat treatment or plastic working conditions in all plastically consolidated variants of the alloys intergranular cracking prevailed. Relative weakening of the ‘new’ grain boundaries formed during plastic consolidation resulted in lower fatigue life of ultrafine-grained alloys. Addition of graphite to RS442 alloy led to increase of fatigue life for higher stress range due to increased crack path tortuosity and crack tip shielding phenomenon.

5

Thermo-Mechanical Processing of Rapidly Solidified 5083 Aluminium Alloy - Structure and Mechanical Properties

Tokarski T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 1

177--180

EN

Aluminium-magnesium 5083 alloy was rapidly solidified by means of melt spinning technique and plastically consolidated during subsequent hot extrusion process. As a result, rods 8 mm in diameter were obtained. Structure of as-extruded material is characterized by ultra-fined grains, which influences on increasement of mechanical properties of the material. The strengthening effect was further enhanced by application of thermo-mechanical treatment consist of cold rolling combined with isothermal annealing. As a result, reduction of grain size from ∼710 nm to ∼270 nm as well as enhancement of yield stress (330 MPa to 420 MPa) and ultimate tensile strength (410 MPa to 460 MPa) were achieved. Based on received results Hall-Petch coefficients (σ0, k) for 5083 RS material were determined.

PL

Stop aluminium 5083 został poddany szybkiej krystalizacji z następującą po niej plastyczną konsolidacją w procesie wyciskania na gorąco. Otrzymane pręty o średnicy 8mm posiadały strukturę sub-mikronową dającą w efekcie podniesione własności mechaniczne: granicę plastyczności 330 MPa i wytrzymałość na rozciąganie 410 MPa. Tak otrzymany materiał poddano dodatkowej obróbce cieplno-mechanicznej. W wyniku otrzymano znaczne podniesienie właściwości mechanicznych. W najlepszym przypadku dla ziarna o średniej średnicy 270 nm otrzymano materiał o granicy plastyczności 420 MPa oraz wytrzymałości 460 MPa. Parametry mechaniczne otrzymane dla różnych średnic ziaren pozwoliły na określenie parametrów równania Hall’-Petch'a.

6

Al-Si-Re Alloys Cast by the Rapid Solidification Process

Szymanek M., Augustyn B., Kapinos D., Żelechowski J., Bigaj M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

3057--3062

EN

The aim of the studies described in this article was to present the effect of rare earth elements on aluminium alloys produced by an unconventional casting technique. The article gives characteristics of the thin strip of Al-Si-RE alloy produced by Rapid Solidification (RS). The effect of rare earth elements on structure refinement, i.e. on the size of near-eutectic crystallites in an aluminium–silicon alloy, was discussed. To determine the size of crystallites, the Scherrer X-ray diffraction method was used. The results presented capture relationships showing the effect of variable casting parameters and chemical composition on microstructure of the examined alloys. Rapid Solidification applied to Al-Si alloys with the addition of mischmetal (Ce, La, Ne, Pr) refines their structure.

PL

Celem badań opisanych w artykule było przedstawienie wpływu pierwiastków metali ziem rzadkich na stopy aluminium otrzymywane niekonwencjonalną metodą odlewniczą. W artykule scharakteryzowano cienką taśmę ze stopu Al-Si-RE wytworzoną metodą szybkiej krystalizacji (Rapid Solidification). Przedstawiono wpływ pierwiastków metali ziem rzadkich na rozdrobnienie struktury - wielkość krystalitów okołoeutektycznego stopu aluminium - krzem. Do oznaczenia wielkości krystalitów wykorzystano rentgenowską dyfrakcyjną metodę Scherrera. Zaprezentowane wyniki ujmują zależności zmiennych parametrów odlewania i składu chemicznego na mikrostrukturę badanych stopów. Zastosowanie szybkiej krystalizacji dla stopów Al-Si z dodatkiem miszmetalu (Ce, La, Ne, Pr) powoduje rozdrobnienie ich struktury.

7

Wpływ intensywności odprowadzania ciepła na właściwości mechaniczne i strukturę stopu AISil7Cu5

Piątkowski J., Kamiński P.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 11

537--541

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych i mikrostruktury stopu AISil7Cu5. W celu rozdrobnienia pierwotnych kryształów krzemu zastosowano tzw. „obróbkę czasowo-termiczną" (TTT) polegającą na przegrzaniu cie¬kłego stopu znacznie powyżej temperatury Tliq., wygrzaniu w niej przez 30 min, szybkiej krystalizacji i odlaniu do formy kokilowej. Proces taki powoduje uzyskanie struktury drobnokrysfalicznej, a pierwotne kryształy Si przybierają formę ostrosłupów (oktaedrów). Stwierdzono też istotne podwyższenie właściwości mechanicznych: HB, Rm i R02, co zwiększa obszar zastosowania odlewniczych stopów Al o składzie nadeutektycznym.

EN

This paper presents a study on the mechanical properties and microstructure of the AISil 7Cu5 cast alloy. In order to fragmentation of primary silicon crystals used so. "Thermal treatment time" (TTT) consisting of a molten overheating temperature well above Tliq., annealing it for 30 min rapid crystallization and cast into a mold casting. The process results in a fine crystalline structure, and the primary silicon crystals take the form of pyramids (octahedron). It has been found to increase the mechanical properties: HB hardness, tensile strength Rm and yield strength R02 which increases the area of application of casting aluminum alloys having a hypereutectic composition.

8

Badania struktury i własności mechanicznych szybko krystalizowanego stopu 6060 (Al-Mg-Si)

Skrzekut T., Rożek M., Tokarski T.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 2

69-74

PL

Niski ciężar właściwy, dobre przewodnictwo elektryczne oraz dobra odporność na korozję to cechy którymi charakteryzują się stopy aluminium z magnezem i krzemem (seria 6000). Na takie materiały jest zapotrzebowanie w przemyśle samochodowym, w budownictwie, w energetyce oraz wszędzie tam, gdzie od materiału wymaga się wysokiej wytrzymałości właściwej. Warto zaakcentować, że w celu maksymalizacji własności mechanicznych oraz plastyczności konieczne jest dążenie do uzyskania ziarna o rozmiarach submikronowych. W celu zbadania wpływu szybkiej krystalizacji na własności stopu 6060 materiał przetopiono i odlano do metalowej kokili. Odlany materiał podzielono na dwie części. Pierwszą część od razu wyciśnięto w temperaturze 350 [stopni]C. Drugą część poddano procesowi szybkiej krystalizacji (RS) metodą melt spinning. Otrzymane taśmy wstępnie zagęszczono do formy cylindrów i wyciśnięto w temperaturze 350 [stopni]C. Na tak uzyskanym materiale przeprowadzono badania strukturalne obejmujące mikroskopię świetlną i elektronową oraz badania mechaniczne.

EN

The aluminium alloys from the series, named 6XXX are known for their low density, good electrical conduction and high corrosion resistivity. There is a massive demand on such materials for the automotive industry, building engineering, power industry and in all other appliances, that need materials of high strength, compared to its weight. It is worth emphasizing, that maximizing mechanical properties of metallic materials requires inventing methods of production materials with submicron grain size. The investigated material was of aluminium alloy 6060. Alloy was melted and subsequently casted into a metal mould. The as-cast material was divided into two parts: the first one was extruded in 350 [degrees]C. The other one was melted again and rapidly solidified (melt-spin method). Obtained strips were condensed into cylindrical form and afterwards extruded in the same conditions, as the first part of the material. There were structural(LM and SEM) and mechanical tests, carried out on both parts of extruded material.

9

Microstructure and properties of AlMnFeCu and AlMnFeSi melt spun ribbons strengthened with quasicrystalline particles

Stan K., Lityńska-Dobrzyńska L., Dutkiewicz J., Góral A., Wierzbicka-Miernik A., Wojewoda-Budka J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

378--381

EN

The aim of this work was to investigate effect of alloying elements, silicon and copper, on structure and properties of aluminium alloys strengthened with quasicrystalline particles. Melts spun ribbons based on aluminium, manganese and iron with addition of copper and silicon were prepared by melt spinning method with linear velocity 30 m/s of copper wheel. Both structure and properties of obtained alloys were studied, including microhardness and thermal stability. The latter is especially important since quasicrystals formed during rapid solidiﬁcation are metastable and undergo transformation to crystalline phases after annealing at higher temperature range causing deterioration of alloy mechanical properties. Results were compared with values obtained for ternary alloy. The microstructures obtained for both type of ribbons were inhomogeneous on their crosssection and varied depending on cooling rates within different zones of fonned ribbons. At the wheel side most frequently ﬁne structure was observed. The studied ribbons contained mainly two phases - quasicrys- talline particles and aluminium solid solution as matrix. Quasicrystals present in both obtained ribbons had various shapes from spherical particles, through dendrites to lamellar eutectic of different size. Results of chemical analysis ofphases present in the samples indicated that introduced alloying elements were distributed in quasicrystalline phase, as well as, in the matrix. It was concluded that these additions, Si and Cu, do not show any improvement in thermal stability of investigated melt spun ribbons or microhardness values which were lower than values obtained for ternary composition. This decrease can be connected with presence of intermetallic phases which were identiﬁed in both alloys using XRD and TEM. However, presence of additions in alloys matrix can be beneﬁcial during thermal treatment leading to the precipitation hardening.

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu dodatków stopowych, krzemu i miedzi, na strukturę i własności stopów aluminium umacnianych cząstkami kwazikrystalicznymi. Szybkochłodzone taśmy na bazie aluminium, manganu i żelaza z dodatkiem miedzi i krzemu wytworzono za pomocą metody odlewania z fazy ciekłej na wirujący walec przy szybkości liniowej obracającego się walca 30 m/s. Zbadano strukturę i własności otrzymanych taśm, W tym mikrotwardość oraz stabilność termiczną i porównano ze stopem trójskładnikowym. Stabilność powstałych faz jest szczególnie ważna ze względu na to, że kwazikryształy otrzymane za pomocą szybkiego krzepnięcia są strukturami metastabilnymi i ulegają przemianie w fazy krystaliczne podczas wygrzewania w podwyższonej temperaturze, powodując tym samym pogorszenie własności mechanicznych stopu. Mikrostruktura obu taśm była niejednorodna na przekroju i zależała od stopnia przechłodzenia w danej streﬁe. Od strony walca zwykle obserwowano strukturę rozdrobnioną. Badane taśmy zawierały głównie dwie fazy - kwazikryształy oraz roztwór stały aluminium. Kwazikryształy obecne w wytworzonych taśmach w obu przypadkach występowały zarówno w postaci kulistych cząstek i dendrytów, jak również eutektyki płytkowej o różnej wielkości. Wyniki analizy składu chemicznego faz obecnych w taśmach wykazały, że wprowadzone dodatki są rozłożone zarówno w fazie kwazikrystalicznej, jak i w osnowie. Stwierdzono, że zastosowane dodatki (Si oraz Cu) nie wpłynęły korzystnie na stabilność terrniczną stopów ani na otrzymane wartości mikrotwardości, które były mniejsze od otrzymanych dla stopu trójskładnikowego. Za spadek mikrotwardości może odpowiadać pojawienie się dodatkowych faz międzymetalicznych, których obecność potwierdzono za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej oraz transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Obecność zastosowanych dodatków w osnowie może mieć jednak znaczenie podczas obróbki cieplnej stopów i prowadzić do ich umocnienia przez dodatkowe wydzielenia.

10

Effect of magnesium addition and rapid solidification procedure on structure and mechanical properties of Al-Co alloy

Zygmunt-Kiper M., Błaż L, Sugamata M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

399--406

EN

Tested Al-5Co and Al-5Mg-5Co materials were manufactured using a common ingot metallurgy (IM) and rapid solidification (RS) methods combined with mechanical consolidation of RS-powders and hot extrusion procedures. Mechanical properties of as-extruded IM and RS alloys were tested by compression at temperature range 293-773 K. Received true stress vs. true strain curves were typical for aluminum alloys that undergo dynamic recovery at high deformation temperature. It was found that the maximum flow stress value for Al-5Mg-5Co alloy was much higher than that for Al-5Co, both for IM and RS materials tested at low and intermediate deformation temperatures. The last effect results from the solid solution strengthening due to magnesium addition. However, the addition of 5% Mg results also in the reduction of melting temperature. Therefore, the flow stress for Al-5Mg-5Co alloy was relatively low at high deformation temperatures. Light microscopy observations revealed highly refined structure of RS materials. Analytical transmission electron microscopy analyses confirmed Al9Co2 particles development for all tested samples. Fine acicular particles in RS materials, ∽1μm in size, were found to grow during annealing at 823K for 168h. As result, the hardness of RS materials was reduced. It was found that severe plastic deformation due to extrusion and additional compression did not result in the fracture of fine particles in RS materials. On the other hand, large particles observed in IM materials (20μm) were not practically coarsened during annealing and related hardness of annealed samples remained practically unchanged. However, processing of IM materials was found to promote the fracture of coarse particles that is not acceptable at industrial processing technologies.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań stopów Al-5Co i Al-5Co-5Mg, które zostały przygotowane metodą metalurgii konwencjonalnej (IM), oraz metodą szybkiej krystalizacji (RS) połączonej z mechaniczną konsolidacją szybko-krystalizowanych proszków i wyciskaniem na gorąco. Ocenę własności mechanicznych wyciskanych stopów IM oraz RS wykonano za pomocą prób ściskania w zakresie temperatury 293-773K. Przebieg krzywych σt -εt dla badanych materiałów jest typowy dla stopów aluminium ulegającym zdrowieniu dynamicznemu. Naprężenie maksymalne stopów Al-5Mg-5Co jest znacznie wyższe niż w stopach Al-5Co zarówno wykonanych metodą IM jak i RS. Wraz ze wzrostem temperatury ściskania maleje wpływ umocnienia roztworowego magnezu na własności badanych stopów. Podczas odkształcania w 623K-773K naprężenie uplastyczniające dla stopu Al-5Co jest większe niż dla Al-5Co-5Mg. Wskazano, że przyczyną może być obniżanie się temperatury topnienia pod wpływem dodatku magnezu (zwiększenie temperatury homologicznej w próbach odkształcania). Obserwacje strukturalne materiałów po szybkiej krystalizacji wykonane z użyciem mikroskopii optycznej wykazały występowanie drobnoziarnistej struktury. Badania wykonane z użyciem transmisyjnej mikroskopii elektronowej potwierdziły występowanie we wszystkich badanych próbkach wydzieleń typu Al9Co2. Drobne wydzielenia w stopach RS o początkowej wielkości poniżej 1μm ulegają rozrostowi w czasie wyżarzania przez 168h w 823K, co powoduje zmniejszenie twardości szybko-krystalizowanych materiałów. Korzystna cecha tych materiałów jest m.in. ich zwiększona podatność na odkształcenie, która przejawia się brakiem pękania wydzieleń wskutek dużych odkształceń plastycznych wskutek wyciskania i późniejszego ściskania próbek. W materiałach IM, w których wielkość cząstek przekraczała 20μm, podczas wyżarzania nie obserwowano zauważalnego efektu rozrostu wydzieleń, co się wiąże z brakiem istotnych zmian twardości stopu podczas wyżarzania. Jednakże występowanie tak dużych cząstek po procesie IM jest nie do zaakceptowania w przemysłowych procesach przetwórstwa metali ze względu na pękanie wydzieleń podczas przeróbki, co na ogół prowadzi do makroskopowego pękania wyrobów.

11

Badania własności mechanicznych i struktury szybko krystalizowanego stopu AK11

Tokarski T., Wzorek Ł.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2011

|

R. 56, nr 4

196-200

PL

Aluminium i jego stopy znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle transportowym ze względu na wysoki stosunek wytrzymałości do gęstości. Z punktu widzenia maksymalizacji własności mechanicznych oraz plastyczności krytyczne jest uzyskanie ziarna o rozmiarach submikronowych. Jedną z możliwych do zastosowania technologii jest technika szybkiej krystalizacji. W artykule przedstawiono badania struktury i własności mechanicznych siluminu eutektycznego o silnie rozdrobnionej strukturze. Przygotowanie materiału składało się z dwuetapowego procesu obejmującego szybką krystalizację poprzez odlewanie materiału na zimny wirujący bęben wraz z następującą po nim konsolidacją plastyczną w procesie wyciskania na gorąco. Silumin w formie szybko krystalizowanych taśm o grubości ok. 50 [mi]m został wyciśnięty w temperaturze 350 [stopni]C ze stopniem przerobu [lambda] = 18 do postaci prętów o średnicy 6 mm. Na tak przygotowanych próbkach przeprowadzono kompleksowe badania strukturalne obejmujące świetlną i elektronową mikroskopię oraz wyznaczono makroskopowe własności mechaniczne. Obserwacje strukturalne potwierdziły, że zastosowane warunki procesu prowadzą do powstania materiału, w którym faza krzemowa występuje w postaci równoosiowych ziaren o średnim wymiarze 100 nm. Nie zaobserwowano nieciągłości i pustek, co świadczy o pełnej konsolidacji materiału. Silne rozdrobnienie składników struktury znalazło swoje odbicie we własnościach mechanicznych materiału. Nastąpiło znaczne podniesienie własności wytrzymałościowych materiału do poziomu otrzymywanego dla obrabianych cieplnie, wyciskanych eutektycznych siluminów z dodatkiem magnezu.

EN

Aluminium alloys are widely used in industry due to their high specific strength. In order to improve their mechanical strength novel production processes are widely used. Among several techniques, the rapid solidification processes (RS) have been received considerable attention as an effective way to enhance materials properties. The objective of the present paper is to investigate mechanical properties and structure of highly refined eutectic silumin material. In order to achieve this goal melt spinning process followed by plastic consolidation by hot extrusion are used. Rapid solidified alloy in form of approximately 50 [mi]m thick ribbons was extruded at 350 [degrees] C with cross-section reduction of [lambda] = 18 to final diameter of 6 mm. The same material was conventionally cast to cold steel mold for comparison purposes. Structural observations were performed by means of light and electron microscopy to characterize structure of material. Structural observations confirmed the possibility of minimizing the coarsening of primary silicon particles by RS process, furthermore any voids were not detected thus full densification during hot extrusion was achieved. Highly refined structure of aluminium alloy was found to result in an effective improvement of mechanical properties. Strain-stress curves obtained from tensile test showed that yield point, ultimate strength and elongation were higher than in cast material.

12

Effect of rapid solidification on the structure and mechanical properties of Al-4Fe-4Ni alloy

Kula A., Blaz L., Sugamata M., Wloch G.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

550-553

EN

The effect of rapid solidification on mechanical properties and microstructure of the Al-based ternary alloys has been investigated. Experiments were performed on rapidly solidified (RS) flakes manufactured from Al-4Fe-4Ni alloy by means of gas atomizing of the molten alloy and rapid quenching on rotating water cooled copper roll. As received flakes were consolidated to the bulk PM material by cold pressing, vacuum degassing and hot extrusion. Finally, rods of 7 mm in diameter were received using cross-section reduction ratio of & = 25. For comparison purposes, the conventionally cast and hot extruded Al-4Fe-4Ni alloy was studied as well. Mechanical properties of as extruded materials were examined by compression tests at 293÷823 K at constant strain rate of 5?10-3 s-1. Relatively high strength of as-extruded PM material was accompanied by high ductility of samples deformed by compression. Structural observations confirmed the possibility of minimizing the coarsening of intermetallic compounds by RS process, however some inhomogeneity of distribution of fine transition metal compounds was observed. Nevertheless, it was considered that dispersion of intermetallic compounds was contributing the microhardness and strength increase in the rapidly solidified Al-4Fe-4Ni alloy.

PL

W pracy przedstawiono wpływ szybkiej krystalizacji na strukturę i własności trójskładnikowych stopów na bazie aluminium. Prace eksperymentalne przeprowadzono na szybko krystalizowanych płatkach wykonanych ze stopu Al-4Fe-4Ni. Proces konsolidacji prowadzono przez prasowanie na zimno, próżniowe odgazowanie oraz wyciskanie na gorąco ze stopniem redukcji przekroju 25, uzyskując pręty o średnicy 7 mm. W celach porównawczych badania przeprowadzono również dla stopu Al-4Fe-4Ni wyciśniętego z materiału przemysłowego, wykonanego za pomocą konwencjonalnych metod metalurgiczno-przetwórczych. Własności mechaniczne określono na podstawie próby ściskania przeprowadzonej w zakresie temperatury 293÷823 K przy stałej prędkości odkształcania 5?10-3 s-1. Z badań tych wynika, że materiały proszkowe skonsolidowane na drodze wyciskania charakteryzują się wysokimi właściwościami wytrzymałościowymi przy zachowaniu dobrej plastyczności. Obserwacje mikrostrukturalne potwierdzają, że proces szybkiej krystalizacji minimalizuje rozrost ziaren faz międzymetalicznych, przy czym stwierdzono zauważalną niejednorodność w rozmieszczeniu wydzieleń. Niemniej jednak charakterystyczna morfologia wydzieleń uzyskana wskutek szybkiej krystalizacji i chłodzenia przyczynia się do wzrostu twardości i wytrzymałości stopu Al-4Fe-4Ni.

13

Wpływ parametrów nadtapiania na prędkość wzrostu ziarn w warstwach wierzchnich odlewów ze stopów kobaltu

Opiekun Z.A.

Archiwum Odlewnictwa

|

2005

|

R. 5, nr 15

292--297

PL

Praca dotyczy analizy wpływu parametrów nadtapiania warstw wierzchnich od-lewów ze stopów kobaltu (natężenie prądu, prędkość przemieszczania łuku elektrycznego Vp) na prędkość wzrostu Vkr epitaksjalnych ziarn komórkowo – dendrytycznych austenitu kobaltowego γ. Prędkość wzrostu ziarn fazy γ najsilniej zależy od prędkości Vp słabiej od gazu plazmotwórczo – osłonowego i natężenia prądu.

EN

This work presents speed of epitaxial austenite cobalt γ grain growing as the different melting parameters result (current intensity and travel speed Vp). It has been found that phase γ depends from Vp the strongest.

14

Ocena przełomów po badaniach zmęczeniowych stopu C 355

Orłowicz A.W., Mróz M., Tupaj M., Trytek A.

Archiwum Odlewnictwa

|

2005

|

R. 5, nr 15

298--303

PL

W pracy przedstawiono wyniki oceny przełomów po badaniach zmęczeniowych odlewów ze stopu C 355, uszlachetnionych drogą szybkiej krystalizacji. Proces szybkiej krystalizacji realizowano z wykorzystaniem powierzchniowego nadtapiania odlewów metodą GTAW. Określono związek pomiędzy parametrami ilościowej oceny strukturalnej i wytrzymałością zmęczeniową odlewów ze stopu C 355. Dokonano analizy procesu powstawania pęknięć zmęczeniowych i ich propagacji.

EN

In the paper the evaluation of the fracture after fatigue strength investigation of the C 355 alloy castings after rapid solidification was presented. The rapid solidification was realized using GTAW method. Structural parameters of material after rapid solidification was described. The relationship between structural parameters and fatigue strength as well process initiate of fatigue crack and their propagation was determined.

15

Geometria nadtopień i struktura uszlachetnionych powierzchniowo odlewów z nadeutektycznego stopu Al-Si

Mróz M., Orłowicz A. W., Tupaj M.

Archiwum Odlewnictwa

|

2005

|

R. 5, nr 17

209--216

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiaru geometrii nadtopień i parametrów strukturalnych warstwy wierzchniej odlewów ze stopu AK 20 uszlachetnionej szybką krystalizacją. Proces szybkiej krystalizacji realizowano z wykorzystaniem nadtapiania powierzchniowego odlewów plazmą łuku elektrycznego – metoda GTAW (Gas Tungsten Arc Welding). Stosowano natężenie prądu 100, 200 i 300 A oraz prędkość przemieszczania plazmy łuku elektrycznego 200, 400 i 800 mm/min. Określono związki pomiędzy parametrami technologicznymi procesu GTAW, a geometrią nadtopień i strukturą materiału z obszaru nadtopień.

EN

In this work the results of measurement of the fusion geometry parameters and structural parameters of AK 20 alloy after rapid solidification were described. The rapid solidification process was realized with the GTAW method (Gas Tungsten Arc Welding).The current intensity 100A, 200A and 300A as well as electric travel speed 200 mm/min, 400 mm/min and 800 mm/min were used. The relationships between GTAW process parameters and fusion geometry parameters as well as structural parameters were defined.

16

Wpływ szybkiej krystalizacji na wytrzymałość zmęczeniową odlewów ze stopu C355

Orłowicz A. W., Mróz M., Trytek A.

Archiwum Odlewnictwa

|

2004

|

R. 4, nr 14

356-362

PL

W pracy badano efekt oddziaływania szybkiej krystalizacji na wytrzymałość zmęczeniową odlewów ze stopu C355. Odlewy wykonane w formie metalowej uszlachetniano powierzchniowo z wykorzystaniem plazmy łuku elektrycznego. Szybka krystalizacja stopu dokonująca się po jego nadtopieniu skoncentrowanym strumieniem ciepła wpływa na rozdrobnienie struktury stopu w efekcie tego wzrasta wytrzymałość zmęczeniowa stopu.

EN

The effect of rapid solidification on fatigue behavior have been investigated in casting alloy (C355). The alloy was cast in a permanent mold to procedure plate with a thickness of approximately 15 mm. The refinement of the structure in order to improve the fatigue strength of the surface, was accomplished with an electric arc plasma. The rapid solidification reduced the size of the [alpha]-phase dendrites and the size of the silicon particles compared to the initial material. The fatigue strength increased with decreasing value of the size the silicon particles.

17

Wpływ atmosfery ochronnej, parametrów nadtapiania i szybkiej krystalizacji w metodzie GTAW na geometrię warstwy wierzchniej odlewniczego stopu kobaltu

Opiekun Z.

Archiwum Odlewnictwa

|

2003

|

R. 3, nr 7

293-299

PL

W artykule przedstawiono zmiany zachodzące w geometrii warstwy wierzchniej odlewniczego stopu kobaltu kształtowanej drogą nadtapiania i szybkiej krystalizacji. Do kształtowania struktury warstwy wierzchniej stopu zastosowano metodę GTAW, w której zmieniano: gaz plazmotwórczy (Ar, He), natężenie prądu (1= 100-250A) i prędkość skanowania plazmą (V_p=200-800mm/min).

EN

In this study surface fusion by the GTAW in argon and helium atmosphere surfacing process on plate casting cobalt alloy with electric arc advance speed from 100 to 800mm/min were performed. Geometry, macrostructures and microstructures were investigated. A relationships between GTAW process parameters and the parameters of on fusion geometry were determined.

18

Struktura i właściwości użytkowe odlewów ze stopu AK 7 uszlachetnionych szybką krystalizacją

Orłowicz A. W., Mróz M.

Archiwum Odlewnictwa

|

2003

|

R. 3, nr 7

275-282

PL

Na odlewach płytek ze stopu AK 7 wykonano metodą GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) nadtopienia z prędkością skanowania łukiem elektrycznym od 3,33 do 13,33 mm/s. Określono ich geometrię oraz wartość parametru strukturalnego [...] dendrytów fazy [alfa] oraz [sigma] eutektyki [alfa+beta]. Zmierzono mikrotwardość oraz intensywność zużycia ściernego. Dla uzyskanego zbioru danych przedstawiono związki pomiędzy parametrami technologicznymi procesu GTAW, a geometrią nadtopień, strukturą, mikrotwardością oraz intensywnością zużycia ściernego.

19

Intensity of frictional wear: GTAW treated castings of AK 7 alloy

Orłowicz A. W., Mróz M.

Archiwum Odlewnictwa

|

2002

|

R. 2, nr 4

414--419

EN

In this study surface fusions by the GTAW (in argon atmosphere) surfacing process on plate castings of AK 7 alloy with electric arc advance speeds from 200 to 800 mm/min were performed. Geometry, microhardness, frictional wear intensity were measured. A stepwise regression method was used to develop relationships between GTAW process parameters and the parameters of fusion geometry, microhardness and frictional wear intensity for the obtained data set.

PL

W opracowaniu przedstawiono proces przetapiania powierzchniowego metodą GTAW (w osłonie argonu) na przykładzie powierzchniowej obróbki odlanej płyty ze stopu AK7 ze zmienną prędkością łuku elektrycznego od 200 do 800 mm/min. Zmierzono geometrię, mikrotwardość, intensywność zużycia ściernego. Metodą regresji krokowej dla uzyskanych danych wyznaczono zależności pomiędzy parametrami procesu GTAW i geometrią przetopienia, mikrotwardością i intensywnością zużycia ściernego.

20

Mikrostrukturalna analiza procesu szybkiej krystalizacji warstw węglikowych natryskiwanych plazmowo

Iwaszko J., Nitkiewicz Z.

Problemy Eksploatacji

|

2000

|

nr 2

137-145

PL

Warstwy węglikowe typu W2C-WC-Co i Cr3C2/Ni-Al przetopiono za pomocą wysokoenergetycznych źródeł ciepła. Zastosowano: jedno- i wielokrotną obróbkę łukiem ciągłym mikroplazmy, obróbkę metodą spawalniczą TIG oraz przetopienie laserem CO2. Jakość przetapianych warstw oceniono na podstawie makro- i mikroskopowych badań strukturalnych, rentgenowskiej analizy fazowej, tekstów tribologicznych oraz pomiarów twardości. Wyniki przeprowadzonych badań wykazały korzstne zmiany w strulturze i własnościach przetopionych warstw, potwierdziły także możliwości skutecznego eliminowania wad i niedoskonałości powłok natryskiwanych plazmowo.

EN

Subject to examination were carbide coatings deposited on the steel substrate by plasma spraying. The coatings were remelted using diverse methods of treatment, ranging from a single and multiple tratment with continuous micro-plasma arc, through laser remelting, to a treatment by the TIG welding method. Comperative investigations were performed both prior- to and after remelting. Due to the nature of plasma-sprayed coatings, a major stress was placed on coupling structural and morphological changes in the coating material being remelted with treatment parameters so that a material be obtained which will be free from shortcomings typical to the plasma spraying process, while retaining the unique properties of a ceramic and cermetallic material. Structural examinations of coatings after rapid solidification performed by optical and scanning microscopy showed the occurrence of favourable changes both within the coating and in the layer-substrate bonding area. Reduce porosity, uniformity of chemical composition, smoothened surface, and the formation of an intermediary boundary later bonding the coating with the substrate are the main effects resulting from the treatment and rapid solidification process. A possibility of making a system with the characteristics of a laminar composite material is also noteworthy.