New Possibilities of Applications Aluminium Alloys in Transport

• Autorzy: Kaczmarek, Ł. , Kula, P. , Sawicki, J. , Armand, S. , Castro, T. , Kruszyński, P. , Rochel, A.

Warianty tytułu

PL

Nowe możliwości zastosowania stopów aluminium w transporcie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

As it has been reported by Siwiec [49], Helms & Lambrecht [21] the global warming is defined as increase of average temperature of the Earth’s near-surface air and the oceans. There are different gases emitted responsible for this effect, mainly: water vapor, CH4, N2O and CO2. According to the recent knowledge, it is supposed that apart from water vapor, CO2 can have the highest influence on global warming. Carbon dioxide emission sources can be divided into two groups: nature (eruption of volcano, water evaporation, and so on) and anthropogenic. Economic development caused that anthropogenic factor has more share in global greenhouse gases emission. This phenomenon occurrence is connected with transport development, which can be divided into the following groups: aircraft industry, automotive industry, railway transport, construction of ships, aerospace industry. EU directive concerning CO2 emission reduction caused many applied technologies to become unprofitable considering environmental preservation. Due to that, there is an urgent need of creating new or modifying existing technological solutions – especially in the field of materials engineering – resulting in further technological development, especially in such branches like automotive and aircraft industry [57]. The idea of decreasing the weight of vehicles is not a new challenge and it has been taken up by many research groups. The effects are mainly observed in reduction of vehicles body weight which directly influences the CO2 emission decrease. However, in case of vehicles’ parts subjected to wear or/and contact fatigue (engine, gears e.g. gearbox) the use of light weigh alloys gives rise to many difficulties. A research in this field may bring another reduction of vehicles' total weight. However, Srivastava et al. [50] holds that the use of titanium, aluminum or magnesium alloys by their nature can cause an increase of wear and lower the contact fatigue resistance. In this work, the base problem of greenhouse gases emission was explained. Moreover, after market analysis the application of aluminum alloys in transportation was proposed and the potential use in exposition to semi or high load and wear was described.

PL

Efekt cieplarniany jest monitorowany poprzez analizę średniej temperatury przy powierzchni Ziemi z uwzględnieniem temperatury oceanów – metoda ta została opisana przez Siwca [43], Helmsa & Lambrechta [16]. Sposród emitowanych gazów do atmosfery największy wpływ na efekt cieplarniany mają: para wodna, CH4, N2O i CO2. Zgodnie jednak z obowiazującą wiedzą przyjmuje się, że najbardziej na ocieplenie klimatu wpływa emisja CO2 (pomijając parę wodna). Zródła emisji dwutlenku węgla można podzielić na dwie grupy: naturalne (erupcja wulkanów, parowanie wody itd.) i antropogeniczne. Rozwój ekonomiczny świata spowodował, że czynnik antropogeniczny zwiększa swój udział w globalnej emisji gazów cieplarnianej. Zjawisko to jest związane m.in. z rozwojem transportu, do którego zalicza się: przemysł lotniczy, przemysł samochodowy, przemysł kosmiczny, transport kolejowy czy też morski. Dyrektywy UE dotyczace ograniczeń emisji CO2 spowodowały, że wiele stosowanych technologii stało się nieprzyjaznych dla środowiska naturalnego. Z tego względu istnieje silna potrzeba opracowania nowych technologii lub modyfikacji już istniejących — szczególnie w obszarze inżynierii materiałowej — w takich branżach jak motoryzacja czy lotnictwo. Idea obniżenia masy pojazdów nie jest nowa i jest podejmowana przez wiele ośrodków naukowych na świecie. Prace te opierają się w większości przypadków na obniżeniu masy nadwozia pojazdu, co ma bezpośredni wpływ na obniżenie emisji CO2. Jednak w przypadku elementów pracujących w skojarzeniu ciernym (elementy silnika, koła zębate np. w skrzyni biegów) tego typu podejscie nastręcza wiele kłopotów. Badania w tym obszarze mogą przyczynić się dodatkowo do obniżenia masy pojazdów. Jednak jak donosi Srivastava [44] zastosowanie lekkich stopów tytanu, aluminium czy magnezu bez zastosowania wysublimowanej technologii podniesienia właściwości warstwy wierzchniej moze prowadzic do obniżenia odporności na zużycie oraz odporności na zmęczenie stykowe. W artykule tym wyjaśniono problem dotyczący emisji gazów cieplarnianych oraz przeprowadzono analizę rynku aluminium wraz z potencjalnymi możliwościami zastosowania jego stopów w średnio lub wysoko obciążonych węzłach narażonych na zużycie.

Słowa kluczowe

PL

stopy aluminium; transport; emisja CO2

EN

aluminum alloys; light alloys; CO2 emission; light gearbox; coatings; transport

• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 4
• Strony: 1199-1205
• Opis fizyczny: Bibliogr. 61 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kaczmarek, Ł.

autor

Kula, P.

autor

Sawicki, J.

autor

Armand, S.

autor

Castro, T.

autor

Kruszyński, P.

autor

Rochel, A.

• Institute of Material Science and Engineering, Technical University of Lodz, 90-924 Lodz, Stefanowskiego 1/15, Poland

Bibliografia

• [1] B. Adamczyk-Cieslak, J. Mizera, M. Lewandowska, K. J. Kurzydłowski, Rev. Adv. Mater. Sci. 8, 107-110 (2004).
• [2] Aluminum Associate Reports available at: www.aluminum.org
• [3] L. B. Ber, Mater. Sci. and Eng. A280, 91-96 (2000).
• [4] E. A. Brandes, G. B. Brook, Smithells Light Metals Handbook BH London, 1998.
• [5] J. Buha, R. N. Lumley, A. G. Crosky, Mater. Sci. and Eng. A 492, 1-10 (2008).
• [6] Department of Trade and Industry Automotive Report available at: www.autoindustry.co.uk
• [7] I. N. Fridlyander, Metal Sci. and Heat Treat. 45, 344-347 (2003).
• [8] R. Evans, A. Salifu, G. Zhang, E. Evans, S. I. Hariharan, G. W. Young, Surf. and Coat. Tech. 157, 59-65 (2002).
• [9] I. N. Fridlyander, A. V. Dobromyslov, E. A. Tkachenko, O. G. Senatorova, Metal Sci. And Heat Treat. 47, 269-275 (2005).
• [10] K. Funatani, La Metalurgia Italiana 2, 67-73 (2006).
• [11] R. P. Gangloff, E. Starke, NASA-UVA light aerospace alloy and structures technology program. Report No. UVA/528266/MS97/121, Virginia, USA, 1997.
• [12] W. Gąsior, Z. Moser, J.Chim.Phys . 90, 387-397 (1993).
• [13] W. Gąsior, Z. Moser, J.Phase Equilibria 19, 234-238 (1998).
• [14] W. Gąsior, Z. Moser, J. Pstrus, Archs.Metallurgy 48, 497-508 (2003).
• [15] W. Gąsior, Z. Moser, Scandinavian Journal of Metallurgy 353-358 (2002).
• [16] W. Gąsior, B. Onderka, Z. Moser, A. Debski, T. Gancarz, Calphad 33, 215-220 (2009).
• [17] S. Gredelj, A. R. Gerson, S. Kumar, G. P. Cavallaro, App. Surf. Sci. 193, 189-194 (2002).
• [18] S. Gredelj, S. Kumar, A. R. Gerson, P. Cavallaro, Thin Solid Films 515, 1480-1485 (2006).
• [19] V. Guillaumin, Aerospace Eng. 8, 158-164 (2005).
• [20] A. Heinz, A. Haszler, C. Keidel, S. Moldenhauer, R. Benedictus, W. S. Miller, Metal Sci. and Eng. A280, 102-107 (2000).
• [21] H. Helms, U. Lambrecht, U. Hopfner, Energy savings by Light-weighting, I & II Final report, International Aluminium Institute (IAI), Heidelberg, 2003, 2004.
• [22] J. Hirsch, Archives of Metallurgy and Materials 50, 21-34 (2005).
• [23] E. Hornbogen, J. Light Metals 1, 127-132 (2001).
• [24] A. Inoue, H. Kimura, J. Light Metals 1, 31-41 (2001).
• [25] D. Kent, G. B. Schaffer, J. Drennan, Mater. Sci. Forum 561-565, 571-575 (2007).
• [26] I. N. Khan, M. J. Starink, Mater. Sci. Forum 519-521, 277-282 (2006).
• [27] N. I. Kolobnev, Metal Sci. and Heat Treat. 44, 297-299 (2002).
• [28] H. A. Lipsitt et al., Use of Lightweight Materials In 21st century Army Trucks, The National Academies Press Washington, D.C., 2003.
• [29] B. Major, Archives of Metallurgy and Materials 50, 35-46 (2005).
• [30] D. Manowa, S. Mandl, B. Rauschenbach, Surf. and Coat. Tech. 180-181, 118-121 (2004).
• [31] A. M. Merlo, Surf. and Coat. Tech. 174-175, 21-26 (2003).
• [32] S. Michna, I. Lukac, P. Louda, V. Ocenasek, H. Schneider, J. Drapala, R. Koreny, A. Miskufova, Aluminium materiale and Technologies from a to z. Presom, Czech Republic, 2007.
• [33] W. S. Miller, L. Zhuang, J. Bottema, A. J. Wittebrood, P. De Smet, A. Haszler, A. Vieregge, Metal Sci. and Eng. A280, 37-49 (2000).
• [34] Z. Moser, W. Gąsior, B. Onderka, F. Sommer, Z. Kim, Journal of Phase Equilibria 23, 127-133 (2002).
• [35] P. Mrva, D. Kottfer, Manufacturing Engineering 4, 21-22 (2007).
• [36] P. Mrva, D. Kottfer, Manufacturing Engineering 3, 69-72 (2007).
• [37] I. G. Mylonas, U. Heckenberger, G. N. Lampeas, Investigation on shot-peening induced residual field. 2nd International Conference on IDE Distortion Engineering, Bremen, Germany, 2008, pp. 115-122.
• [38] M. Okumiya, Y. Tsunekawa, T. Murayama, Surf. and Coat. Tech. 142-144, 235-240 (2001).
• [39] L. Pawlowski, J. Therm. Spray Tech. 8, 279-295 (1999).
• [40] P. Peyre, R. Fabbro, P. Merrien, H. P. Lieurade, Mater. Sci. and Eng. A210, 102-113 (1996).
• [41] H. Podlesak, U. Faust, B. Wielage, M. Quasi, P. Mayr, Mikrochimica Acta 133, 285-288 (2003).
• [42] M. Quast, P. Mayr, H. R. Stock, Surf. and Coat. Tech. 120-121, 244-249 (1999).
• [43] M. Quast, P. Mayr, H. R. Stock, H. Podlesak, B. Wielage, Surf. and Coat. Tech. 135, 238-249 (2001).
• [44] N. Renevier, T. Czerwiec, A. Billard, J. Stebut, H. Michel, Surf. and Coat. Tech. 116-119, 380-385 (1999).
• [45] C. A. Rodopoulos, A. Th. Kermanidis, E. Statnikov, V. Vityazev, O. Korolkov, J. Of Mater. Eng. and Perform. 16, 30-34 (2007).
• [46] E. M. Rodrigues, A. Matias, L. B. Godefroid, Mater. Research 3, 287-291 (2005).
• [47] M. A. Salazar-Guapuriche, Y. Y. Zhao, Mater. Sci. Forum 519-521, 853-858 (2006).
• [48] E. Sicard, C. Boulmer-Leborgne, T. Sauvage, App. Surf. Sci. 127-129, 726-730 (1998).
• [49] D. Siwiec, Analiza wpływu spalania paliw kopalnych na zawartosc dwutlenku wegla w atmosferze. Ph.D Thesis, Warsaw, Poland, 2006.
• [50] S. K. Srivastava, S. Mohan, V. Agarwala, R. C. Agarwala, Metall. and Mater. Trans. A, 25A, 851-856 (1994).
• [51] M. Suzuki, Mater. Sci. Forum 519-521, 11-14 (2006).
• [52] T. Telbizova, S. Parascandola, F. Prokert, E. Richter, W. Moller, Nucl. Instr. And Meth. in Physics Research B 161-163, 690-693 (2000).
• [53] A. L. Thomann, E. Sicard, C. Boulmer-Leborgne, C. Vivien, J. Hermann, C. Andreazza-Vignolle, P. Andreazza, C. Meneau, Surf. and Coat. Tech. 97, 448-452 (1997).
• [54] B. B. Verma, J. D. Atkinson, M. Kum ar, Bull. Mater. Sci. 24, 231-236 (2001).
• [55] W. Wang, L. J. Murray, S. Y. Hu, L. Q. Chen, H. Weiland, J. Phase Equil. and Diff. 28, 3, 258-264 (2007).
• [56] T. Warner, Mater.Sci. Forum 519-521, 1271-1278 (2006).
• [57] J. C. Williams, E. A. Starke, Acta Materialia 51, 5775-5799 (2003).
• [58] M. Wenzelburger, D. Lopez, R. Gadow, Surf. and Coat. Tech. 201, 1995-2001 (2001).
• [59] M. Wenzelburger, M. Escribano, R. Gadow, Surf. and Coat. Tech. 180-181, 429-435 (2004).
• [60] J. Wrzesinska, Aluminium 1, 36-37 (2005).
• [61] V. V. Zakharov, Metal Sci. and Heat Treat. 45, 49-54 (2003).