Opracowanie metod charakteryzowania struktury i właściwości materiałów gradientowych

• Autorzy: Łągiewka, E. , Budniok, A. , Lelątko, J. , Goryczka, T. , Karolus, M. , Gigla, M. , Popczyk, M. , Wykpis, K. , Bierska-Piech, B. , Dercz, G.

Warianty tytułu

EN

The elaboration of methods of structure and properties characterization of gradient materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy możliwości charakteryzowania struktury, otrzymywania oraz właściwości elektrochemicznych materiałów gradientowych. Wyniki były uzyskane w trakcie realizacji zadania 5 projektu zamawianego PBZ/100/5/2004. Problemy badań struktury obejmowały niektóre metody rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej (SKP, reflektometria) i metody mikroskopii elektronowej. Do otrzymywania materiałów gradientowych zastosowano metodę elektrolitycznego osadzania. Właściwości materiałów, efektywność wydzielania wodoru analizowano metodami klasycznymi i elektrochemiczną spektroskopią impedancyjną. Stwierdzono, że w badaniach struktury materiałów gradientowych należy łączyć metody SKP i reflektometrię, szczególnie dla materiałów o liniowym gradiencie. W wyznaczeniu parametrów sieciowych faz i wielkości ich krystalitów należy w metodzie SKP stosować poprawki na zmianę położenia i szerokość refleksu dyfrakcyjnego. W analizie materiałów gradientowych techniką mikroskopii elektronowej należy posługiwać się opracowanym programem komputerowym ElDif i HOLZAK. Programy te znacznie ułatwiają analizę fazową oraz wyznaczenie stałej sieciowej. Za pomocą techniki CBED i techniki obrazów fazowych istnieje możliwość wyznaczania naprężeń w materiałach gradientowych. W badaniach elektrochemicznych wykazano, że metodą elektrolitycznego osadzania istnieje możliwość, dla pewnych układów metali, otrzymać powłoki charakteryzujące się liniowym lub skokowym gradientem zmiany składu chemicznego. Efektywność wydzielania wodoru na powłokach gradientowych jest znacznie lepsza niż na powłokach otrzymanych z oddzielonych ich składników. W pracy wykazano pełną przydatność elektrochemicznej spektroskopii impe-dancyjnej, zarówno w badaniach procesu otrzymywania materiałów gradientowych, jak i w badaniach ich właściwości.

EN

The work presents results, which were focused on studies of possibility in: structure characterization, method of production and electrochemical properties of gradient materials. Results were obtained during realization of the grant PBZ/100//5/2004. The problems of structure investigations included some methods of X-ray diffraction analysis (SKP, reflectometry) and methods of electron microscopy. The gradient materials were obtained by electrochemical deposition method. The properties of these materials like the efficiency of hydrogen evolution reaction were analyzed using classical methods and the electrochemical impedance spectroscopy. It was ascertained that for investigation of structure of gradient materials, the SKP and reflectometry methods should be connected, particularly in the case of materials with linear gradient. In order to determined the phase lattice parameters and the size of crystallites, the correction of position and width of diffraction reflexes in the SKP method should be applied. The elaborated EIDif and HOLZAK computer programs should be used for analysis of gradient materials by the electron microscope technique. These programs considerably facilitate the phase analysis and lattice constant determination. Determination of stresses in gradient materials is possible by applying CBED and phase picture techniques. On the base of the electrochemical research it was ascertained, that the layers with linear and alternate gradient of chemical composition for some metals system, may be obtained by electrochemical deposition. The efficiency of the hydrogen evolution process and of gradient materials is considerable better in comparison with individual component layers. The suitability of electrochemical impedance spectroscopy in investigations of production process and the properties of gradient materials, were stated in this work.

Słowa kluczowe

PL

materiały gradientowe; właściwości elektrochemiczne; metoda SKP

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 2
• Strony: 57-70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łągiewka, E.

autor

Budniok, A.

autor

Lelątko, J.

autor

Goryczka, T.

autor

Karolus, M.

autor

Gigla, M.

autor

Popczyk, M.

autor

Wykpis, K.

autor

Bierska-Piech, B.

autor

Dercz, G.

• Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Uniwersytet Śląski w Katowicach,

Bibliografia

• [1] Goryczka T., Dercz G., Pająk L., Łagiewka E.: Lattice parametrs and crystalline size determination from GIXD, Solid State Phenomena, 130 (2007) 281-286.
• [2] Goryczka T., Dercz G., Prusik K., Pająk L., Łągiewka E.: Crystallite Size Determination of MgO Nanopowder from X-ray Diffraction Patterns Registered in GIXD Technique, J. of Alloys and Compounds, (w druku).
• [3] Goryczka T., Pączkowski P., Lelątko J., Wierzchoń T., Morawiec H.: Nitrided layers for NiTi shape memory alloy protection, Engineering of Biomaterials, 58-60 (2006) 127-129.
• [4] Bierska-Piech B., Wojciech M., Goryczka T., Łąglewka E.: Optymalizacja warunków eksperymentalnych reflektometrii rentgenowskiej, Inżynieria Materiałowa 3, (2006) 342-345.
• [5] Karolus M., Łągiewka E.: The structure studies on SiN thin layer, Solid State Phenomena, 130 (2007) 287-292.
• [6] Goryczka T., Pączkowski P., Lelątko J., Wierzchoń T., Paszenda Z., Morawiec H.: Structure and properties of nitrided/oxidized layers covering a Ni -Ti shape memory alloy, Engineering of Biomaterials, 58-60 (2006)159 –161.
• [7] Goryczka T., Pączkowski P., Lelątko J., Wierzchoń T., Morawiec H.: Characterization of Nitridend/Oxized Layers covering Ni-Ti Shape Memory Alloy, Solid State Phenomena 130 (2007) 151-154.
• [8] Karolus M., Bierska-Piech B., Łągiewka E.: The reflectometry studies on SiC, SiN, SiCN thin layers, Solid State Phenomena, 130 (2007) 293-296.
• [9] Dobrzański L. A., Piec M., Lelątko J., Trojanova Z.: Structure and properties of gradient layers using high power diode laser, Materials Science Forum, 530-531 (2006) 269-274.
• [10] Dobrzański L. A., Labisz K., Piec M., Lelątko J., Klimpel A.: Structure and properties of the 32CrMo V12-28 steel alloyed with WC powder using HPDL laser, Materials Science Forum, 530-531 (2006) 334-339.
• [11] Gigla M., Pączkowski P.: The Computer Aided Analysis of Electron Diffraction Patterns, Archives of Materials Science, 1 (2006) 49-69.
• [12] Lelątko J., Pączkowski P., Wierzchoń T., Morawiec H.: TEM studies of the nitrided NiTi surface, Journal of Microscopy, 223 (2006) 234-236.
• [13] Gigla M., Szczeszek P.: The effect of the annealing parameters on the structure and characteristic Temperatures of the nonstoichiometric Ni2 MnGa alloys, Solid State Phenomena 130 (2007) 135-140.
• [14] Dobrzański L. A., Drygała A., Konieczny J., Lelątko J.: Structyre of laser treated multicrystalline silikon Wafers, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 21 (2007) 69 – 72.
• [15] Dobrzański L. A., Piec M., Labisz K., Trojanova Z., Lelątko J., Klimpel A.: Laser alloying and its effects on microstructure and properties of hot work tool steel, Proceedings of CAM3S Contemporary Achievement in Mechanics, Manu facturing and Materials Science, Gliwice – Zakopane, 6th – 9th December 2005, p. 101-106.
• [16] Wykpis K., Budniok A.: Methods of obtaining Ni/Cu metal multilayers by electrochemical deposition, Archives of Materials Science, 2-3 (2006), 129-137.
• [17] Popczyk M., Budniok A., Łągiewka E.: Wpływ zawartości kadmu na proces wydzielania wodoru na elektrolitycznych powłokach Cu-Cd. Inżynieria Materiałowa, 5 (2007) 875-878.
• [18] Karimi-Shervedani R., Lasia A.: Study of the Hydrogen Evolution Reaction on Ni-Mo-P Electrodes in Alkaline Solutions, J. Electrochem. Soc., 145 (1998) 7.
• [19] Karimi-Shervedani R., Lasia A.: Kinetics of Hydrogen Evolution Reaction on Nickel-Zinc-Phosphorous Electrodes, J. Electrochem. Soc., 144 (1997) 8.
• [20] Lasia A.: Nature of the two semi-circles observed on the complex plane plots on porous electrodes in the presence of a concentration gradient, J. Electroanal. Chem., 500 (2001) 30.
• [21] Panek J., Serek A., Budniok A., Rówiński E., Łągiewka E.: Ni+Ti composite layers as cathode materials for electrolytic hydrogen evolution, Int. J. Hydrogen Energy, 28 (2003) 169.
• [22] Praca zbiorowa „Projektowanie i wytwarzanie funkcjonalnych materiałówgradientowych,Tematn5: Łągiewka E.: Opracowanie metod charakteryzowania struktury i właściwości materiałów gradientowych” Wydawca:Wydawnictwo Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków 2007, str. 151-176.