Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Magnetic Entropy Changes in Pb Doped Ni-Mn-Cu-Ga Alloys

Sielicki K., Zygmuntowicz J., Wróblewski R., Leonowicz M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 2

823--825

EN

Effect of Pb addition on magnetocaloric properties of Ni50 Mn18,75 Cu6,25-aPbaGa25 (a = 1, 2, 3, 4, 5) alloys was investigated experimentally. The magnetic measurements conducted at low field of 4 kA/m showed that addition of Pb led to separation of the both transformation temperatures and significantly shifted the structural transition effect towards lower temperatures as well as increased the Curie temperature. The analysis of isothermal magnetic curves allowed for the calculation of magnetic entropychange (ΔSM). Although the peak values of |ΔSM| for alloys containing 4 and 5 at.% Pb, ~3 J/(kg*K) and ~1.5 J/(kg*K) respectively, are low they stretch over the structural transformation and Curie temperature, and are at least 30 K wide at half maximum height.

2

Composites with impact absorption ability based on shear thickening fluids and auxetic foams

Nakonieczna P., Wierzbicki Ł., Śladowska B., Leonowicz M., Lisiecki J., Nowakowski D.

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 2

67--72

EN

The issue of energy absorption during impact is present in various aspects of life. The possibility of dissipating unwanted energy gives huge opportunities for a variety applications such as helmets, car bumpers, smart body armours and protective pads. Nevertheless, there are numerous technical problems with achieving a compromise between good energy absorption efficiency and other important properties such as flexibility, weight and thickness. The article describes a study of composite structures based on shear thickening fluids (STF) and auxetic foams. The composites are developed as a potential component of products with high energy absorbing efficiency. The study reports on the rheological behavior of STF and force absorbing properties of the manufactured composites. In the experiment, two types of STF and eleven types of auxetic foams were used. Force absorbing tests for the produced samples were performed by dropping an impactor with the energy of 5 J. It was proved that the addition of STF to the auxetic foams increases the force absorbing efficiency.

PL

W dzisiejszych czasach odporność na gwałtowne uderzenie bądź atak jest zagadnieniem często badanym przez wiele instytucji naukowych. Już nie tylko w przypadku wypadków samochodowych czy podczas uprawiania sportów ekstremalnych, ale również jako zabezpieczanie przez gwałtownym atakiem, zdolność do rozpraszania energii jest niezwykle ważna. Połączenie wygody oraz zapewnienie bezpieczeństwa jest bardzo ważnym kierunkiem badań. W artykule opisano kompozyty powstałe na bazie cieczy zagęszczanych ścinaniem oraz auksetycznych pian polimerowych, wytworzonych w celu uzyskania wysokiej zdolności pochłaniania siły uderzenia. Do produkcji cieczy zagęszczanych ścinaniem zastosowano dwa rodzaje krzemionek - nanometryczną oraz mikrometryczną, natomiast jako materiały auksetyczne zastosowano różne rodzaje pian polieterowych o różnej gęstości i różnej wartości współczynnika Poissona. Połączenie tych materiałów pozwoliło uzyskać dobre właściwości energochłonne, co stwarza potencjalną możliwość do zastosowań w przemyśle.

3

Pressure effect on hydrogen absorption by Nd–Fe–B magnets during HD and HDDR

Szymański M., Michalski B., Leonowicz M., Miazga Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 5

258--262

EN

Scrap, sintered Nd–Fe–B magnets were subjected to hydrogen treatments of Hydrogen Decrepitation (HD) and Hydrogenation–Disproportion–Desorption and Recombination (HDDR) route. In HD treatments, increasing hydrogen pressure from 100 kPa up to 200 kPa at room temperature, does not affect particles size distribution but accelerates the reaction by decreasing the incubation time. In this study a faster HD process is reported when fresh materials are provided compared to one week stored ones. As part of the exothermic nature of the HD process, the increment of temperature was registered. The temperature rise was slightly higher for the fresh material (close to 2°C) comparing with the one week stored material (around 1.5°C). Hydrogen absorption was analysed during the HDDR process carried out at 850°C under three hydrogen pressures: 30, 100 and 200 kPa. For 30 kPa, due to hydrogen consumption, additional refilling was necessary, while other tested pressures were high enough to avoid additional refilling during the HDDR.

PL

Praca miała na celu określenie wpływu ciśnienia na stopień rozdrobienia magnesów Nd–Fe–B w procesie kruszenia wodorowego HD (Hydrogen Decrepitation) oraz wpływu ciśnienia na przebieg absorpcji wodoru w trakcie procesu wodorowania HDDR (Hydrogenation, Disproportionation, Desorption and Recombination). Zakres badań obejmował: przeprowadzenie procesów HD, określenie efektu termicznego, analizę wielkości cząstek proszku uzyskanego po procesie, zbadanie wpływu ciśnienia na szybkość inicjacji procesu HD oraz przeprowadzenie procesów wodorowania HDDR i analizę absorpcji wodoru.

4

Chemical composition and phase constitution of recycled metals from computer scrap

Michalski B., Sielicki K., Leonowicz M., Szymański M., Miazga Z.

Environment Protection Engineering

|

2016

|

Vol. 42, nr 1

101--112

EN

Studies done on recycled products gained from computer boards have been presented. Alloys fabricated by melting of computer boards were investigated in detail. It was found that the alloy is segregated into two regions - copper and iron rich, in which other alloying elements, forming either solid solutions or intermetallic phases, are dissolved. Scale from melting and sediment from etching metals in hydrochloric acid were also studied. In the scale fluxing agents and residual of metals were gathered, whereas in the sediment some amount of noble metals was detected. Microscopic investigations and chemical composition measurements were performed on alloys from melted boards as well as on the scale and the sediment.

5

Structure and Properties of Nd-Fe-B Alloy Subjected to HDDR Process

Szymański M., Michalski B., Leonowicz M., Miazga Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 1

217--220

EN

In this paper the Hydrogenation, Disproportionation, Desorption and Recombination (HDDR) route was tested, for the Nd-Fe-B master alloy, as a prospective procedure for recycling of sintered scrap neodymium magnets. The HDDR method is based on the hydrogen induced reversal phase transformation of Nd-Fe-B alloy: Nd2Fe14B + (2±x) H2 = 2NdH2±x + Fe2B + 12Fe. Microstructural observations (SEM), phase constitution studies (XRD) and measurement of magnetic properties (VSM) were done to investigate the HDDR transformation progress. It was observed that disproportionation reaction starts at the grain boundaries, where the Nd-rich phase is located. Average grain size was reduced and coercive material was produced as a result of the HDDR process. Obtained results are similar to literature data.

6

Złom elektroniczny a surowce strategiczne

Szymański M., Michalski B., Leonowicz M., Miazga Z.

Recykling

|

2015

|

nr 2

22--25

7

Recykling magnesów neodymowych

Szymański M., Michalski B., Leonowicz M., Miazga Z.

Recykling

|

2015

|

nr 3

24--27

8

Magnetic nanocomposites for biomedical applications

Izydorzak-Woźniak M., Leonowicz M.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

25--36

EN

Magnetic carbon nanocomposites (MCNCs), with different constitution and fractions of magnetic component, were fabricated by the pyrolysis of the polymeric precursor. X-ray diffraction, transmission electron microscopy and Raman spectroscopy revealed the presence of nanocrystallites (NCs) of Co, Fe3C and Ni embedded in porous, partially graphitized carbon matrix. Vibrating sample magnetometer measurements enabled to determine the correlation between NCs size distribution and magnetic properties. The magnetic studies confirmed that the coercivity, saturation and remanent magnetizations, as well as fraction of the magnetic component depend on the pyrolysis temperature. The Co#C and Fe3C#C composites exhibited ferromagnetic behaviour with a remanent to saturation magnetization (MR/MS) ratio ranging from 0.25 to 0.3, whereas in the Ni containing samples a relatively small MR/MS ratio points to significant contribution of superparamagnetic interactions. The Ni#C composites, having superparamagnetic and/or ferromagnetic nanocrystallites in their volume, were chosen to check the ability of heat generation in a magnetic field. It was found that the hysteresis losses were the main mechanism of heat generation. The MCNCs obtained can potentially be applied for hyperthermia treatment. As the MCNCs are proposed for biomedical application the basic cytotoxicity test were performed to evaluate a potential toxic effect of the materials on MG-63 cells line. The test results confirmed that the composites containing Fe3C are non-cytotoxic whereas the majority of the Ni#C and Co#C composites was characterized as slightly or moderately cytotoxic.

PL

Magnetyczne nanokompozyty o osnowie węglowej (MCNCs), zawierające różną zawartość i budowę fazową metalicznego komponentu, zostały wytworzone poprzez pirolizę polimerowego prekursora. Dyfrakcja rentgenowska, transmisyjna mikroskopia elektronowa i spektroskopia Ramana wykazały obecność nanokrystalitów (NCs) Co, Fe3C i Ni umiejscowionych w porowatej, częściowo zgrafityzowanej węglowej osnowie. Badania właściwości magnetycznych potwierdziły, że koercja, namagnesowanie nasycenia i remanencja oraz zawartość magnetycznego komponentu zależą od temperatury pirolizy. Kompozyty Co#C i Fe3C#C wykazują właściwości ferromagnetyczne, ze stosunkiem remanencji do namagnesowania nasycenia (MR/MS) w zakresie 0,25 – 0,3, podczas gdy dla kompozytów zawierających Ni stosunek MR/MS wskazuje na znaczący wkład od oddziaływań superparamagnetycznych. Kompozyty Ni#C, zawierające nanokrystality ferromagnetyczne lub superparamagnetyczne zostały wybrane do zbadania zdolności do generowania ciepła w zmiennym polu magnetycznym. Stwierdzono, że straty na histerezę odgrywają decydującą role w generowaniu ciepła. Wytworzone MCNCs mogą zatem być potencjalnie stosowane w hipertermii. Badania cytotoksyczności, przeprowadzone z zastosowaniem linii komórkowej MG-63 wykazały, że kompozyty zawierające Fe3C są nietoksyczne, natomiast większość kompozytów Ni#B and Co#C można określić jako mało lub umiarkowanie toksyczne.

9

Rheological Fluids as a Potential Component of Textile Products

Leonowicz M., Kozłowska J., Wierzbicki Ł, Olszewska K., Zielińska D., Kucińska I., Wiśniewski A.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2014

|

Vol. 22, no. 1 (103)

28--33

EN

Rheological fluids belong to the group of smart materials which can also form a component of some textile products. In this study shear thickening fluids (STF) and magnetorheological fluids (MRF) were synthesised. STF is a colloidal suspension of silica nanoparticles in an organic liquid carrier. The viscosity of STFs depends on the shear rate, which means that for a sufficiently high shear rate their properties change from the characteristic of a liquid to that typical for a solid body. This process is rapid and fully reversible. MRF is a noncolloid suspension of micrometric iron particles in a carrier liquid, usually oil. Under the action of an external magnetic field the particles form a chain-like structure and the MRFs change the viscosity, with their properties becoming characteristic of an elastic solid. In this study flexible body armours which are able to protect limbs were elaborated. Such systems can also be used for other flexible shields such as mates, blankets etc., as well as to find civilian applications, for example sport protective clothing.

PL

Materiały inteligentne zadomowiły się już na dobre w niemal wszystkich gałęziach przemysłu. Stanowią one również komponent wielu inteligentnych wyrobów tekstylnych. Przedmiotem opracowania są ciecze koloidalne, zagęszczane ścinaniem (STF) oraz ciecze magnetoreologiczne (RMF). Ciecze STF są koloidalną zawiesiną nanocząstek krzemionki w nośniku organicznym, np. glikolu etylenowym lub polietylenowym. Są to ciecze nienewtonowskie, czyli ich lepkość zależy od szybkości ścinania. STF wykazują zjawisko dylatacji, co znaczy, że przy odpowiednio dużej szybkości ścinania ich właściwości przechodzą od typowych dla cieczy, do charakterystycznych dla ciała stałego. Praktycznie zaś można stwierdzić, że STF pod wpływem uderzenia zmienia się z lepkiej cieczy w sprężyste ciało stałe. Proces ten jest szybki i w pełni odwracany. Ciecze MRF są niekoloidalną zawiesiną mikrometrycznych cząstek proszku żelaza w cieczy nośnej, zazwyczaj oleju. Są to również ciecze nienewtonowskie. Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego cząstki żelaza tworzą sztywne łańcuchy a ciecze zmieniają lepkość i zbliżają swoje właściwości do typowych dla ciała stałego. MRF znajdują zastosowanie w adaptacyjnych układach tłumienia drgań, sprzęgłach, hamulcach itp. W ramach projektu POIG Innowacyjna Gospodarka Inteligentne pancerze pasywne z zastosowaniem cieczy reologicznych ze strukturami nano opracowywane są elastyczne kamizelki kuloodporne, zdolne do ochrony kończyn. Tego typu pancerze mogą też być stosowane na inne pozbawione sztywności, osłony, w postaci mat, plandek itp. Ciecze zagęszczane ścinaniem mogą także znaleźć zastosowania cywilne w ochraniaczach sportowych oraz odzieży ochronnej.

10

Ciecze magnetoreologiczne, ich charakterystyka reologiczna i możliwość aplikacji w pancerzach ochronnych

Kozłowska J., Leonowicz M., Wierzbicki Ł., Olszewska K., Zielińska D., Struszczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 2

62--70

PL

Ciecze magnetoreologiczne MRF (magnetorheologicalﬂuids) reprezentują ważną grupę materiałów inteligentnych, zmieniających swoje właściwości, w sposób kontrolowany, dzięki oddziaływaniu odpowiedniego czynnika zewnętrznego. W przypadku cieczy magnetoreologicznych, zmiana ta następuje pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Zjawisko to nazywane jest efektem magnetoreologicznym. Wytworzono i przebadano ciecze magnetoreologiczne na bazie oleju syntetycznego i żelaza karbonylkowego. Zastosowano różne rodzaje Stabilizatora, wielkości cząstek Fe oraz oleje o różnej lepkości i zbadano ich wpływ na właściwości reologiczne cieczy magnetoreologicznych. Stwierdzono, że zastosowanie odpowiednich składników odgrywa istotną rolę w zachowaniu się MRF. Przeprowadzono badania właściwości reologicznych w trybie statycznym lepkości i naprężenia ścinającego W funkcji szybkości ścinania (0,1÷630 S-1) bez pola i W polu 159 kA/m. Największy wzrost lepkości W polu magnetycznym wykazała ciecz o oznaczeniu OM75.15.A200 na bazie oleju nośnego o najmniejszej lepkości (15 mm2/S). Natomiast największą lepkość n = 87 kPa' s i naprężenie ścinające t= 8,7 kPa cechowała się ciecz OM75.l0O.A200 na bazie oleju o lepkości 100 mm2/S w polu magnetycznym 15 9 kA/m. Ponadto dla wytworzonych cieczy wyznaczono charakterystykę lepkosprężystą W funkcji pola magnetycznego: moduł zespolony G*, moduł zachowawczy G' i moduł stratności G". Największy wzrost modułów charakteryzujących właściwości lepkosprężyste w polu magnetycznym 0,3 T, wykazała opracowana przez autorów MRF o symbolu OM75.100.1A200. Właściwości tej cieczy w polu 230 kA/m wynosiły: moduł zespolony |G*| - 1,2 MPa, moduł zachowawczy G' - 1,2 MPa i moduł stratności G” - 0,35 MPa. Opracowaną MRF zastosowano do budowy hybrydowych pancerzy z wysokowytrzymałymi materiałami tekstylnymi z włókien paraaramidowych oraz polietylenowych, chroniących przed atakami z użyciem noża/białej broni. Obecność cieczy magnetoreologicznej w hybrydowych pancerzach przyczyniła się do zmniejszenia głębokości penetracji ostrza.

EN

Magnetorheological ﬂuids (MRFS) represent a prominent group of smart materials with variable properties under the inﬁuence of distinctive, external factors. In magnetorheological ﬂuids the properties can be Varied in a controlled way by a magnetic ﬁeld. This speciﬁc behaviour is called the magnetorheological effect. In this paper, a series of MRFS based on synthetic oils and carbonyl iron powders was produced and examined. Different types of stabilizers, the size of the carbonyl iron powder particles and synthetic oils varying in viscosity, were applied. The inﬁuence of each component on the rheological properties of the MRFS was investigated. It was found that the application of a proper component plays a crucial role in MRFS performance. The rheological measurements of viscosity and shear stress as a function of shear rate in the range of 0. 1÷630 s-1 in static tests were carried out without and in a magnetic ﬁeld of 159 kA/m (Fig. 5, 6, 8, 9, 11, 12). The maximum increase in viscosity in a magnetic ﬁeld was shown by the MRF marked as OM75.15. A200 based on the lowest viscosity carrier oil (15 mm2/S). On the other hand, the MRF marked as OM75.l0O.A200 based on a carrier oil with a viscosity of 100 mm2/S demonstrated the largest values of viscosity (n = 87 kPa's) and shear stress (t = 8.7 kPa) in the magnetic ﬁeld of 159 kA/m. Additionally, the viscoelastic characteristics of the synthesized MRFS (complex G*, Storage G' and loss G" modules) as a function of magnetic ﬁeld were also carried out (Fig. 7, 10, 13). The results show that the most intense increase in the viscoelastic module under the magnetic ﬁeld was exhibited by the OM75.l0O.A200. The maximum values of viscoelastic module achieved by this fluid are respectively complex modulus |G*| - 1.2 MPa, storage modulus G' - 1.2 MPa and loss modulus G"- 0.35 MPa. One of the synthesized MRFS was chosen for application in a hybrid structure of knife-resistant armour combined with textile materials, including high-strength para-aramid and polyethylene ﬁbres. The application of MRF in hybrid, knife-resistant armours helped to reduce the penetration depth of the blade (Tab. 2).

11

Textile Multilayered Systems with Magnetorheological Fluids for Potential Application in Multi-Threat Protections. Preliminary Stab - Resistance Studies

Olszewska K., Polak J., Zielińska D., Struszczyk M. H., Kucińska I., Wierzbicki Ł., Kozłowska J., Leonowicz M., Wiśniewski A.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2013

|

Vol. 21, no. 5 (101)

112--116

EN

The article presents the results of preliminary work carried out for flexible body armour systems designs which contained three types of magnetorheological fluid (MRFs). The stab resistance of the multilayered material systems with magnetorheological fluids were investigated. Tests were carried out on a newly built rig at the Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology. Three different configurations of flexible body armour were made. It was found that samples of the multilayered material system containing MRF had lower depth of deformation by about 30% than the reference samples. The combination of MRFs with para-aramid woven fabrics in several usable forms and/or sheets of ultra-high molecular weight polyethylene fibres gives possibilities for obtaining new types of multi-layered systems protecting effectively against various kind of threats.

PL

W niniejszym artykule zaprezentowano wyniki wstępnych prac przeprowadzonych dla elastycznych pancerzy, zawierających 3 typy cieczy magnetoreologicznej. Zbadano odporności na przekłucie układów materiałowych z cieczami MR. Testy przeprowadzono na nowo powstałym stanowisku na Wydziale Inżynierii Materiałowej, Politechniki Warszawskiej. Wykonano konstrukcje elastycznych pancerzy o trzech różnych konstrukcjach. Na podstawie wstępnych wyników stwierdzono, iż próbki zawierające ciecz magnetoreologiczną miały mniejszą głębokość deformacji o ok. 30 % niż odpowiadające im wzorce. Połączenie cieczy MR z tkaninami z włókien para-aramidowych i/lub z nietkanymi wyrobami z włókien polietylenowych stwarza możliwość uzyskania nowego typu kompozytów skutecznie chroniących przed różnego rodzaju zagrożeniami.

12

Shear thickening fluids based on nanosized silica suspensions for advanced body armour

Wierzbicki Ł., Danelska A., Olszewska K., Tryznowski M., Zielińska D., Kucińska I., Szafran M., Leonowicz M.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 4

241--244

EN

Composite structures built of para-aramid fabric and shear thickening fluid (STF) are developed in the light of their potential application in smart body armour. The study reports on the rheological behaviour of nanosized silica suspensions. Depending on the oligomer chemical structure and molecular weight, we observe different behaviour under shear stress. The STF composed of PPG400 and containing various volume fraction of FS showed good time stability. The compositions containing 6.5 and 11.7 vol. % of silica maintain their rheological properties, although the composition with the highest concentration of solid phase lost about 20% of its maximum viscosity value after 40 days in a closed vial. The addition of colloidal shear thickening fluids to para-aramid woven fabric (Twaron® CT709) showed enhanced ballistic penetration resistance of the elaborated system for Parabellum 9mm bullet.

PL

Struktury kompozytowe na bazie tkanin paraaramidowych oraz cieczy zagęszczanych ścinaniem są opracowywane z myślą o zastosowaniu ich przy budowie inteligentnych pancerzy pasywnych. Przedstawione badania pokazują, jak zmieniają się właściwości reologiczne zawiesin koloidalnych na bazie nanokrzemionki w zależności od chemicznej struktury oligomeru, jego masy cząsteczkowej oraz stężenia fazy stałej. Dla cieczy zagęszczanych ścinaniem o różnych stężeniach nanokrzemionki przedstawiono wyniki testu stabilności właściwości reologicznych po 40 dniach od wytworzenia. Kompozycje o stężeniu 6,5 i 11,7% objętościowych fazy stałej wykazują stałe właściwości reologiczne w badanym czasie. Krzywa lepkości dla cieczy dylatancyjnej zawierającej 17,7% objętościowych fazy stałej posiada ten sam charakter w dniu wytworzenia oraz po 40 dniach, jednak maksymalna wartość lepkości uzyskana dla cieczy po 40 dniach jest mniejsza o około 20%. Kompozyty wytworzone na bazie cieczy koloidalnej o właściwościach dylatancyjnych oraz tkanin paraaramidowych (Twaron® CT709) wykazują zwiększoną wytrzymałość balistyczną w stosunku do czystej tkaniny paraaramidowej dla pocisku Parabellum 9 mm.

13

Magnetorheological fluids as a prospective component of composite armours

Kozłowska J., Leonowicz M.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 4

227--231

EN

Magnetorheological characterization of a synthesized MRF and ballistic performance of a MRF-composite material with high-strength textiles as Kevlar and Dyneema, are presented. The ballistic performance of the investigated structures under a Parabellum 9 mm projectile with a velocity of 360 m/s, on the basis of deformation depth in backing clay and number of pierced layers was determined. The targets with MRF demonstrate a 30% reduction in depth of deformation when comparing to the neat samples. On the other hand, implementation of the MRF to the structures of the high-strength materials caused a twofold increase in the overall target weight. At the same time, the inherence of the MRF in the structure of the composite samples does not affect the number of damaged layers. This result indicates that the absorbing mechanism of the MRF is rather limited to residual energy absorption under the impacting projectile.

PL

Wytworzono i przebadano ciecz magnetoreologiczną na bazie oleju syntetycznego i żelaza karbonylkowego. Opracowanej cieczy magnetoreologicznej użyto w konstrukcjach kompozytowych pancerzy ochronnych. Wytworzone pakiety poddano badaniom odporności na przebicie pociskiem Parabellum 9 mm o prędkości 360 m/s, w celu określenia możliwości ich wykorzystania w obszarze kompozytowych ochron balistycznych. Obecność cieczy MR w hybrydowych pancerzach z warstwami wysokowytrzymałych materiałów typu Kevlar lub Dyneema wykazała redukcję głębokości deformacji podłoża balistycznego o 30% w porównaniu do konstrukcji próbek bez cieczy. Z drugiej jednak strony zwiększenie odporności balistycznej kompozytowych konstrukcji z cieczą MR nastąpiło przy dwukrotnym wzroście masy całkowitej układu. Jednocześnie, obecność cieczy MR nie wpłynęła na zmianę liczby warstw przebitych w konstrukcjach próbek kompozytowych. Uzyskane wyniki świadczą o tym, że rola cieczy MR w absorbowaniu energii wytworzonych próbek ogranicza się w zasadzie do pochłaniania i rozpraszania resztkowej energii podczas oddziaływania pocisku z pancerzem.

14

Gradient bonded Nd-Fe-B magnets

Kaszuwara W., Michalski B., Leonowicz M., Bodnicki M., Ciupiński Ł., Jaroszewicz J.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 3

174--178

EN

The concept of fabricating disc magnets for application in stepper motors has been presented. The disc magnets are composed of two elements, magnetized in the opposite direction, having a gradient structure. Such a structure produces a effect similar to the one in multi-pole magnetizing, which is difficult to implement, especially for small size magnets. The magnets were processed using Nd-Fe-B powder bonded by an epoxy resin. As a novelty in this concept, one can regard the application of centrifugal casting, directing the magnetic particles to the region of the active part of the magnet i.e. the part interacting with the magnetic core. In the applied solution, an elongated part having axial symmetry and a cross-section equal to that of the thus designed magnet. It was shown that by the application of resin of a carefully chosen viscosity, one can obtain various distributions of powder particles along the radius of the magnet. A more favorable structure of the composite magnet for this particular application was achieved using low viscosity resin, which enabled movement of the entire powder towards the active part and provided a 43% filling ratio. The studies showed that the flake-shaped powder used in the experiment, shows a tendency to form a morphological texture, i.e. the flakes tend to locate themselves perpendicular to the radius of the cast magnet. This method of fabricating disc magnets for stepper motors provides substantial savings, resulting from using a smaller proportion of Nd-Fe-B powder while maintaining a high filling ratio in the active part of the magnet.

PL

Przedstawiono koncepcję wytwarzania magnesów tarczowych do silników krokowych jako magnesów złożonych z dwóch, namagnesowanych przeciwnie, elementów o gradiencie struktury. Badana konstrukcja zapewnia taki efekt, jak magnesowanie wielobiegunowe, które jest trudne do przeprowadzenie, zwłaszcza dla magnesów o małych wymiarach. Otrzymano magnesy z proszku Nd-Fe-B wiązanego chemoutwardzalną żywicą epoksydową. Nowatorskim pomysłem było zastosowanie odlewania odśrodkowego, aby cząstki proszku znajdowały się jedynie w obszarze czynnym magnesu, tzn. w części współpracującej z magnetowodem. W zastosowanym procesie uzyskiwano podłużną, osiowosymetryczną kształtkę o takim przekroju, jak założony kształt magnesu. Magnesy otrzymywano, tnąc kształtkę prostopadle do jej osi. Wykazano, że dzięki zastosowaniu żywicy o odpowiednio dobranej gęstości można uzyskać różne rozmieszczenie cząstek proszku wzdłuż promienia magnesu. Korzystniejszą strukturę materiału, do opisanego zastosowania, uzyskano, stosując żywicę o małej lepkości. Pozwoliło to na przemieszczenie całego proszku magnetycznie twardego do części czynnej magnesu i uzyskanie współczynnika wypełnienia 43%. Z przeprowadzonych badań wynika również, że użyty proszek płatkowy posiada tendencję do tworzenia tekstury morfologicznej, tzn. płatki proszku dążą do ułożenia prostopadłego do promienia odlewanego magnesu. Opisana metoda wytwarzania tarczowych magnesów do silników krokowych pozwala na znaczące oszczędności, wynikające z mniejszego średniego udziału proszku Nd-Fe-B, przy zachowaniu wysokiego współczynnika wypełnienia w części czynnej magnesu.

15

Effect of solid state components on the performance of magnetorheological fluids

Kozłowska J., Leonowicz M.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 3

214--219

EN

Magnetorhelogical fluids (MRFs) are a class of multifunctional materials with the characteristics of reacting to a magnetic field by noticeable and reversible changes in their rheological and magnetic properties. The object of this study was MRFs with carbonyl iron particles based on a synthetic carrier oil. The effect of varying the mass of the solid state components such as carbonyl iron (CI) particles and fumed silica stabilizing agent additive on the performance of MRFs was examined. For this purpose, the microstructure of MRFs with different carbonyl iron addition was observed in the presence and of without a magnetic field. Moreover, the rheological properties characterization of different compositions of MRFs was conducted using a rheometer equipped with a magnetic field. It was found that the application of an appropriate proportion of solid components plays a crucial role in the formation of usable magnetorheological properties. The results of steady shear tests show that a higher mass proportion of carbonyl iron particles strongly affects the performance of MRFs, the yield stress as well as off- and on-state viscosity. A higher content of magnetic particles can ensure a substantial increase in the yield stress values of MRFs. The MRF containing 75% w/w CI achieved a yield stress at the level of 18 kPa in the magnetic field of 318 kA/m, while the MRF with lowest magnetic component mass concentration of 25% w/w reached only 0.4 kPa, whereas the MRFs with different fumed silica amounts achieved more comparable viscosity level and yield stress values. These results clearly indicate the decisive influence of carbonyl iron content on MRF performance. Oscillatory, rheometric measurements versus magnetic field show that the highest values of shear complex modulus were achieved by the MRFs with the highest percentage of carbonyl iron particles (75% w/w) and fumed silica additive (1% w/w). At the same time, the loss factor dependence on the fumed silica and carbonyl iron amount showed a much smaller effect on the MRF performance.

PL

Ciecze magnetoreologiczne należą do grupy materiałów funkcjonalnych, wykazujących w pełni odwracalną, istotną zmianę właściwości pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Przedmiot badań niniejszego opracowania stanowią ciecze magnetoreologiczne z cząstkami żelaza karbonylkowego na bazie oleju syntetycznego. Określono wpływ zawartości cząstek żelaza karbonylkowego oraz stabilizatora w postaci krzemionki koloidalnej na właściwości cieczy magnetoreologicznych. W tym celu dokonano obserwacji mikrostruktury cieczy magnetoreologicznych o różnym stopniu zawartości cząstek żelaza karbonylkowego. Badania właściwości reologicznych cieczy magnetoreologicznych o różnym składzie wykonano za pomocą reometru rotacyjnego. Wyniki badań wskazują na decydujący wpływ składu chemicznego cieczy magnetoreologicznej na kształtowanie jej właściwości użytkowych. Badania reologiczne w funkcji szybkości ścinania wykazały, Że wyższa zawartości cząstek żelaza posiada silny wpływ na wartości granicy plastyczności oraz właściwości reologiczne. Większa zawartość cząstek żelaza karbonylkowego umożliwia osiągnięcie wyższych wartości granicy plastyczności. Dla porównania, ciecz magnetoreologiczna zwierająca 75% mas. żelaza osiągnęła granicę plastyczności 18kPa w polu 318 kA/m, podczas gdy ciecz z 25% mas. cząstek żelaza wykazała jedynie 0,4 kPa. Z drugiej strony, ciecze magnetoreologiczne z róŜną zawartością krzemionki koloidalnej charakteryzowały się zbliżonymi wartościami lepkości oraz wartościami granicy plastyczności. Efekt ten świadczy o bardziej intensywnym wpływie zawartości cząstek żelaza karbonylkowego na właściwości cieczy magnetoreologicznych. Badania oscylacyjne w funkcji pola magnetycznego wykazały, że największe wartości zespolonego modułu ścinania wykazała ciecz zawierająca najwyższą zawartość cząstek żelaza (75% mas.) oraz krzemionki koloidalnej (1% mas.). Jednocześnie wartości współczynnika stratności wykazały podobny charakter zmian i zakres wartości dla wszystkich badanych cieczy.

16

Polymer bonded hard magnetic foils for MEMS applications

Michalski B., Leonowicz M., Kaszuwara W.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 1

29-33

EN

Resin bonded composite magnets were prepared by tape casting using various compositions of polymeric matrix and processing variables. As a magnetic component, MQ-A M30 ribbon powder was used. The magnetic and mechanical properties versus the composite's compositions are presented and discussed. The coercivity does not depend on the amount of MQ powder and its mean value is close to 580 kA/m. The fact that the µoHc does not remarkably change for various specimens means that processing the composites does not cause oxidation of the metallic component, which would lead to degradation of the properties. The remanence changes from 0.43 to 0.65 T and rises with increasing MQ powder content. The mechanical properties depend mainly on the properties of the polymeric matrix. The composite foil containing 64.72% of the magnetic component appears to present the best combination of properties. The composite magnetic films will be used as permanent magnets for applications in Magnetic Micro-Actuators and Systems (MAGMAS).

PL

Tematyka niniejszej pracy dotyczy kompozytów magnetycznych na osnowie polimerowej wytworzonych metodą odlewania folii (ang. tape casting) przy zastosowaniu różnych składów i parametrów technologicznych. Dla nadania właściwości magnetycznych wykorzystano sproszkowaną taśmę handlową MQ-A M30. Opisano wpływ udziału proszku MQ na właściwości magnetyczne i mechaniczne badanych folii. Stwierdzono, że koercja nie zależy od zawartości składnika magnetycznego i wynosi średnio 580 kA/m, zatem jest porównywalna z wartością koercji dla samego proszku MQ. Można przyjąć, że wykorzystując tę metodę formowania kompozytu, nie doprowadza się do utleniania składnika magnetycznego. Wraz ze wzrostem zawartości proszku magnetycznego w kompozycie obserwowano zwiększenie remanencji z 0,43 do 0,65 T. Właściwości mechaniczne kompozytu zależą głównie od jego polimerowej osnowy. Najlepsze połączenie właściwości magnetycznych i mechanicznych uzyskano dla folii zawierającej 64,72% proszku MQ. Magnesy wiązane polimerem wytworzone w postaci cienkich folii mogą zostać wykorzystane jako mikroaktuatory lub elementy mikrosilników w technologii MAGMAS (ang. Magnetic Micro-Actuators and Systems).

17

Problemy wytwarzania mikromagnesów do zastosowania w miniaturowych maszynach elektrycznych

Kaszuwara W., Leonowicz M., Michalski B., Pawlik P.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 6

885-888

PL

We współczesnej technice istnieje duże zainteresowanie mikrourządzeniami elektromagnetycznymi (mikrosilniki, mikroaktuatory), w których źródłem pola magnetycznego są miniaturowe magnesy. Dobór materiału na magnesy o takiej wielkości (z przedziału 100÷1000 ?m) jest uwarunkowany w pierwszej kolejności technologią pozwalającą na uzyskanie elementów o takich rozmiarach. W przypadku magnesów typu metal ziem rzadkich-metal przejściowy (RE-M) jest możliwe odlewanie mikromagnesów metodami zapewniającymi szybkie chłodzenie lub wytwarzanie magnesów wiązanych tworzywem sztucznym, np. przez wykrawanie z folii otrzymywanych metodą type-casting. W materiałach przeznaczonych do odlewania jest konieczna modyfikacja składu chemicznego i stosowanie dodatków stopowych zwiększających zdolność zeszklenia. Konsekwencją tego jest zmniejszenie remanencji materiału. Materiał magnetycznie twardy musi być zatem optymalizowany w zależności od wymiarów magnesu. Mniejsze wartości remanencji są również charakterystyczne dla magnesów wiązanych, gdzie część objętości stanowi niemagnetyczne spoiwo. Problemem jest również zapewnienie odpowiednio małej, z punktu widzenia technologii, wielkości cząstek proszku magnetycznie twardego, bez pogorszenia właściwości magnetycznych, co obserwuje się w wyniku mielenia. Na podstawie przedstawionych wyników można stwierdzić, że właściwości magnetyczne mikromagnesów są ściśle związane z ich rozmiarem.

EN

The interest in micro electromechanical systems (micromotors, microactuators) is rapidly growing in contemporary science and technology. Such systems require the application of micromagnets. The selection of materials for magnets, having dimensions in the range of 100÷1000 ?m, is preconditioned, in the first place, by the technology which enables the fabrication of small size elements. In the case of rare earth-transition metal magnets (RE-M), one can consider either casting, by rapid solidification, or tape casting, followed by the cutting-out of small magnets. In the case of rapid solidification, an appropriate composition modification by applying additional elements which improve the glass-forming ability, is necessary, nevertheless, deterioration of the remanence is a consequence of this modification. The permanent magnet material composition must be optimized in the light of the element dimension. Lower remanence is also a characteristic feature of bonded magnets, where part of the material is occupied by a nonmagnetic binder. An important factor is also the fabrication of a small particles powder which enabling the materials processing, without deterioration of the magnetic parameters which usually results from the extensive milling process. On the basis of the results achieved in this study, one can conclude that the magnetic properties of micromagnets are strictly size dependent.

18

Domain structure of sintered Alnico 8 magnets

Stanek A., Jezierska E., Michalski B., Leonowicz M.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 5

840-843

EN

Sintered magnets were produced from mixture of powders, having Alnico 8 alloy composition. Their microstructure as well as domain structure were examined. The modulated structure produced by the thermomagnetic treatment has a form of a chessboard, composed of particles of about 30 nm in side. It has been observed that the domain structure has the form of interaction domains, and is composed of the bands of single domains which on their normal plane have the width of 150÷180 nm and the length from 400 nm to 1 ?m, while on the plane parallel to magnetic field these dimensions are much more differentiated and assume the values of 100÷300 nm and from 500 nm to 1 ?m for the width and length, respectively. Interaction domains are macroscopic areas composed of ordered monodomain particles magnetised in one direction.

PL

Wytworzono magnesy spiekane ze stopu Alnico 8 oraz zbadano ich mikrostrukturę i strukturę domenową. Otrzymana w wyniku obróbki cieplno-magnetycznej modulowana struktura ma postać szachownicy, utworzonej przez cząstki o boku ok. 30 nm. Stwierdzono, że struktura domenowa ma formę domen wzajemnego oddziaływania i jest złożona z pasm pojedynczych domen, które na powierzchni prostopadłej mają szerokość 150÷180 nm i długość od 400 nm do 1 ?m, a na płaszczyźnie równoległej do pola wymiary te są bardziej zróżnicowane i wynoszą odpowiednio 100÷300 nm i 500 nm do 1 ?m. Domeny wzajemnego oddziaływania stanowią makroskopowe obszary składające się z monodomenowych, uporządkowanych cząstek namagnesowanych w jednym kierunku.

19

Synthesis of magnetic nanocrystallites in carbon matrix

Szmidt E., Leonowicz M., Izydorzak M., Jezierska E.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

299-302

EN

Synthesis of a metal containing monomer, followed by its polymerization and further pyrolysis was applied for the processing of magnetic nanocrystallites in carbon beads. The magnetic ordering, size and properties of the nanocrystallites depended on the processing variables. Changing the polymeric precursor type and varying the pyrolysis temperature we obtained cobalt, iron, iron carbide and nickel nanocrystallites. The latter elementary metal crystallites were either ferromagnetic or superparamagnetic, depending on their size determined by the pyrolysis temperature.

PL

Do otrzymywania magnetycznych nanokrystalitów w osnowie węglowej zastosowano metodę opartą na wytworzeniu monomeru zawierającego metal, z jego późniejszą polimeryzacją i pirolizą. Typ magnetycznego uporządkowania, wielkość krystalitów i ich właściwości zależały od parametrów procesu. Zmieniając prekursor polimerowy i temperaturę pirolizy, otrzymano nanokrystality kobaltu, żelaza, węglika żelaza i niklu. Nanokrystality niklu wykazywały uporządkowanie ferromagnetyczne lub superparamagnetyczne, zależnie od wielkości krystalitów, determinowanej przez temperaturę pirolizy.

20

Synthesis and properties of magnetorheological fluids

Kozłowska J., Leonowicz M.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

312-315

EN

Magnetorheological fluids MRFs on a basis of synthetic oil and carbonyl iron were synthesized and studied. Various types of stabilizing agents and two sizes of iron particles were used. It was found that application of the appropriate stabilizer plays a crucial role in formation of usable magnetorheological properties. In our studies the best properties presented MRFs processed with application of hydrophilic nanosilica Aerosil A200. The most suitable for practical applications appears iron with particle size 10 ?m, which shows greater difference between the viscosity and shear stress, when measured without an in the magnetic field. The shear modules obtained in a magnetic field of 0.3 T were: complex shear modulus G* - 1.2 MPa, storage modulus G? - 1.2 MPa and loss modulus G" - 0.35 MPa.

PL

Wytworzono i przebadano ciecze magnetoreologiczne MRFs na bazie oleju syntetycznego i żelaza karbonylkowego. Zastosowano rożne rodzaje stabilizatora i dwie wielkości cząstek Fe. Stwierdzono, że zastosowanie odpowiedniego stabilizatora odgrywa istotną rolę w zachowaniu się MRFs. Najlepsze właściwości uzyskano dla nanokrzemionki AerosilA200 (rys. 1÷3). Najodpowiedniejsze do praktycznych zastosowań jest żelazo o cząstkach 10 ?m, wykazujące największą rożnicę lepkości i naprężeń stycznych mierzonych bez pola magnetycznego i w polu (rys. 4, 5). Moduły ścinania dla najlepszej MRF, w polu magnetycznym 0,3 T, wynosiły: moduł zespolony G* - - 1,2 MPa, moduł zachowawczy G - 1,2 MPa, moduł stratności G" - 0,35 MPa (rys. 6).