The analysis of changes in forces caused by solid probe passage through interface between two fluid phases

• Autorzy: Jackowski, J. , Suchora-Kozakiewicz, M.

Warianty tytułu

PL

Analiza zmian wartości sił związanych z przejściem stałego próbnika przez granice faz płynnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A significant role in metallurgical and foundry processes, inclusive of the ones related to composite material technology, is played by interfacial tension arising in technological systems. In the systems related to the technology of composite castings (both ones reinforced with particles and with saturated reinforcement), interfacial tension, particularly during recycling processes, appears at the boundaries of three phases: liquid metal (alloy), liquid slag, and atmosphere, in any combinations. Knowledge of the values of these parameters facilitates the designing of technological processes. Therefore, a useful measurement method of these tensions should allow for the measurements to be carried out during a single experiment. The authors have tested a chosen method, being a combination of plate and ring methods, and found its usefulness in the case of systems composed of liquid aluminum alloys and melted salt mixtures. Since the method is based on the measurement and recording of the forces acting at the probe (solid phase) moving successively through a layer of liquid metal (alloy) to the layer of liquid slag and, afterwards, to the atmosphere, proper interpretation of the plots of the changes in the forces recorded by the measurement system have become very important. Observation of the measurement process in real systems is very difficult (or even impossible). Hence, the authors have carried out tests with the use of equivalent media at room temperature, and obtained model plots of the recorded changes in the force values in conditions of fully clear behaviour of the examined systems. Thanks to these experiments and the observations, the authors have attained necessary and unquestionable information for full interpretation of plots illustrating the changes of recorded forces under the conditions of tests using metallurgical systems occurring in the technology of e.g. recycling of cast composite materials in the matrix of aluminum alloys.

PL

Znaczącą rolę w procesach metalurgicznych i odlewniczych, w tym także związanych z technologią odlewanych materiałów kompozytowych, odgrywają napięcia międzyfazowe obecne w układach technologicznych. W układach związanych z technologią odlewów kompozytowych (zarówno zbrojonych cząstkami, jak i z nasycanym zbrojeniem), a szczególnie w procesach recyklingu, napięcia międzyfazowe występują na granicach trzech faz: ciekłego metalu (stopu), ciekłego żużla i atmosfery, w dowolnych kombinacjach. Znajomość wartości tych parametrów ułatwia projektowanie procesów technologicznych. Z tego powodu, przydatna metoda pomiarowa tych napięć winna umożliwić dokonywanie pomiarów w trakcie jednego doświadczenia. Autorzy przetestowali wybraną metodę będącą kombinacją metody płytkowej i pierścieniowej, stwierdzając jej przydatność dla układów złożonych z ciekłych stopów aluminium i roztopionych mieszanin soli. Ponieważ metoda opiera się na pomiarze i rejestracji wartości sił działających na próbnik (faza stała), przemieszczający się kolejno przez warstwę ciekłego metalu (stopu) do warstwy ciekłego żużla, a następnie do atmosfery, istotnego znaczenia nabrała właściwa interpretacja wykresów zmian wartości sił rejestrowanych przez zastosowany układ pomiarowy. Realne układy są trudne (lub niemożliwe) do bezpośredniej obserwacji przebiegu pomiaru, wobec czego autorzy wykonali próby z użyciem mediów zastępczych i w temperaturze pokojowej, uzyskując modelowe wykresy zarejestrowanych zmian wartości sił w warunkach pełnej przejrzystości zachowania się badanych układów. Dzięki wykonanym doświadczeniom i obserwacjom uzyskali niezbędne i niebudzące wątpliwości informacje dla pełnej interpretacji wykresów zmian wartości sił rejestrowanych w warunkach prób z użyciem układów metalurgicznych obecnych w technologii np. recyklingu odlewanych materiałów kompozytowych na osnowie stopów aluminium.

Słowa kluczowe

PL

napięcia międzyfazowe; metodyka; pomiary

EN

interfacial tension; methods; measurement

• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 13, nr 2
• Strony: 107--112
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Jackowski, J.

• Poznan University of Technology, Institute of Materials Technology, ul. Piotrowo 3, 61-138 Poznań, Poland ,

autor

Suchora-Kozakiewicz, M.

• Poznan University of Technology, Institute of Materials Technology, ul. Piotrowo 3, 61-138 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Clegg A.J., Cast metal matrix composites, The Foundryman, 1991, August/September, 312-319.
• [2] Clyne T.W., Withers P.I., An Introduction to Metal Matrix Composites, Cambridge University Press, Cambridge 1993.
• [3] Delannay F., Froyen L., Deruyttere A., The wetting of solid by molten metals and its relation to the preparation of metal-matrix composite, Journal of Materials Science 1987, 22, 1-16.
• [4] Schuster D.M., Skibo M.D., Bruski R.S., Provencher R., Rivierin G., The recycling and reclamation of metal – matrix composites, Journal of Materials, May 1993, 26-30.
• [5] Yoshinori Nishida, Norihisa Izawa, Yukio Kuramasu, Recycling of aluminium matrix composites, Metallurgical and Materials Transaction A 1999, 30A, March, 839-844.
• [6] Samuel M., Reinforcement of recycled aluminium - alloy scrap with Saffil ceramic fibres, Journal of Materials Processing Technology 2003, 142, 295-306.
• [7] Jackowski J., Rola napięć międzyfazowych w recyklingu metalowych tworzyw kompozytowych z nasycanym zbrojeniem, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 2006, 26, 39-46.
• [8] Adamsom A.W., Chemia fizyczna powierzchni, PWN, Warszawa 1963.
• [9] Dutkiewicz E., Fizykochemia powierzchni, WNT, Warszawa 1998.
• [10] Jackowski J., Ruch ciekłej osnowy w kapilarach materiału zbrojenia recyklowanego materiału kompozytowego z nasycanym zbrojeniem, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 2009, 29, 1, 29-37.
• [11] Missol W., Energia powierzchni rozdziału faz w metalach, Wyd. Śląsk, Katowice 1975.
• [12] Jackowski J., Suchora-Kozakiewicz M., Stanowisko do oceny napięć międzyfazowych w ciekłych recyklingowych układach metalurgicznych, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 2011, 31 3, 9-19.