Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Odlewanie tiksotropowe - nowoczesna technologia wytwarzania zaawansowanych materiałów konstrukcyjnych

100%

Rogal Ł.

|

tom R. 88, nr 12CD1

19--22

PL

W pracy omówiono technologię formowania stopów metali z zakresu stało-ciekłego. Przedstawiono kryteria termo-fizyczne jakimi powinien charakteryzować się stop przeznaczony do procesu oraz metody przygotowywania struktury globularnej w fazie ciekłej oraz stałej. Na przykładzie stopu aluminium z serii Al7075 oraz wysokowęglowej stali martenzytycznej określono wpływ zastosowania modyfikatorów na właściwości mechaniczne, mikrostrukturę oraz zakres temperatur pomiędzy solidusem a likwidusem.

EN

The paper describes Semi-Solid Metal Processing (SSM) of aluminum alloy and steel. The thermo-physical properties of alloys at semi-solid temperature range and methods globular microstructure preparation were discussed. Influence of modifier on mechanical properties, microstructure and solidus-liquidus range in Al7075 aluminum alloy and H18 martensitic steel was studied.

2

Globular microstructure formation in X210CrW12 steel for semi solid processing using plastic deformation or boron modification

63%

Rogal Ł. , Dutkiewicz J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

tom Vol. 58, iss. 3

751--755

EN

Semi-solid processing (SSP) belongs to advance method of forming metal alloys in the solidus-liquidus range. Such technology requires a fine globular microstructure in a semi-solid range, which can be produced by numerous methods. The present paper focuses on two methods of preparation of a globular microstructure in X210CrW12 tool steel as a possible way of preparation of feedstock for thixoforming: hot plastic deformation (SIMA), and modification with boron. DSC analysis allowed to establish the amount of liquid phase fraction vs temperature. Samples were heated up to the semi-solid temperature range - 1230°C, which corresponds to 17% (SIMA) and 30% (modified) of the liquid fraction. Then they were rapidly cooled. The obtained microstructures of samples were investigated for their suitability for SSP. The microstructure of X210CrW12 steel prepared by SIMA shows a globular microstructure with average grain size 57 μm. The samples after modification with 0.08% (weight pct) boron also feature a globular microstructure with the size of 46 μm. The grains possess an austenitic structure and are surrounded by an eutectic mixture.

PL

Formowanie tiksotropowe jest jedną z nowoczesnych metod kształtowania mikrostruktury stopów żelaza w zakresie temperatur solidus-likwidus. W procesie tym wymagany jest globularny kształt ziaren fazy stałej w zakresie stało-ciekłym. W pracy na przykładzie stali X210CrW12 przedstawiono dwie metody przygotowania mikrostruktury tiksotropowej poprzez: odkształcenie plastyczne powyżej temperatury rekrystalizacji (SIMA) oraz modyfikacje dodatkiem - 0,08%wag boru. Przeprowadzono analizę DSC w zakresie solidus-likwidus, która umożliwiła wyznaczenie udziału fazy ciekłej w funkcji temperatury. Próbki zostały nagrzane do 1230°C, która odpowiadała 17% fazy ciekłej dla stali X210CrW12 po odkształceniu (SIMA) i 30% w przypadku stali modyfikowanej, a następnie szybko schłodzone w wodzie. Przeprowadzono charakterystykę mikrostruktury w celu oceny jej przydatności do tiksoformowania. Badania potwierdziły, że dla metody przygotowania stopu wyjsciowego metoda SIMA wystepowały globularne ziarna o średniej wielkości 57 μm. W przypadku stali X210CrW12 po modyfikacji dodatkiem boru, również obserwowano sferoidalne ziarna roztworu stałego o rozmiarze 46 μm.

3

Globular Microstructure Formation in X210CrW12 Steel for Semi Solid Processing Using Plastic Deformation or Boron Modification

63%

Rogal Ł. , Dutkiewicz J.

|

4

The Effect of Rapid Cooling on the Corrosion Resistance of As-Cast Aluminium Alloy 5052

51%

Szklarz Z. , Krawiec H. , Rogal Ł.

Journal of Casting & Materials Engineering

|

2017

|

tom Vol. 1, no. 2

48--52

EN

The effect of rapid cooling by the vacuum suction casting method (VSC) on the microstructure and electrochemical response of the as-cast 5052 aluminium alloy is presented. The VSC method allowed us to obtain massive samples with a very high cooling rate (102 – 103)oC/s. The microstructure of the quick-cooled sample (QC) has been significantly changed. Finer grains and more-homogeneous intermetallic phase distribution has been observed. Corrosion potential (OCP) and polarization measurements (LSV) revealed a higher activity of the QC alloy than ingot (IN), which leads to a denser and thicker corrosion-product formation on the surface. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) indicates higher resistance values, which suggests a greater thickness of the corrosion products.

5

Influence of High-Temperature Oxidizing Conditions on AlCoCrCuNi High Entropy Alloys with and without Silicon Addition

51%

Gawel R. , Rogal Ł. , Przybylski K. , Matsuda K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

tom Vol. 67, iss. 2

471--478

EN

Initial investigations on oxidation behaviour and phase transformations of equimolar AlCoCrCuNi high entropy alloy with and without 1 at.% silicon addition during 24-hr exposure to air atmosphere at 1273 K was carried out in this work. After determining the oxidation kinetics of the samples by means of thermogravimetric analysis, the morphology, chemical and phase compositions of the oxidized alloys were determined by means of scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction analysis. Additional cross-section studies were performed using transmission electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectroscopy and selected area electron diffraction. From all these investigations, it can be concluded that minor silicon addition improves the oxidation kinetics and hinders the formation of an additional FCC structure near the surface of the material.

6

Microstructure of NiAl + 15 wt.% CrB2 nano-crystalline composite coatings obtained through co-milling of NiAl and CrB2 powders

45%

Szlezynger M. , Morgiel J. , Rogal Ł. , Poliarus O. , Kurtyka P.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

tom R. 18, nr 3

149--155

EN

The development of a new deposition method allowing to obtain thick composite coatings is of both scientifically and practical importance. The one presented in this paper is based on a negative side effect taking place during the mechanical synthesis of alloys, i.e. sticking of milled material to the surfaces of both the vial and balls. The experiment covered the comilling of NiAl (~45 µm) with 15 wt.% CrB2 (~40 µm) powders together with nickel platelets used as the substrates and steel balls. The above processing performed at 200 rpm resulted in a steady increase in the thickness of the rubbed-in buildup on the platelet surfaces allowing coatings of 4, 11, 22 and 33 µm to be produced after 4, 8, 16 and 32 hours. The OM, XRD and TEM investigations showed that such coatings are characterized by a gradient microstructure with heavily dislocated but coarser grains near the substrate and a more porous inner part formed with rounded well fused agglomerates of greatly refined crystallites. The CrB2 were only slightly larger than the NiAl ones and were distributed quite uniformly. Most of the coating was found well fused with the substrate, but occasional voids and porosity at the substrate/coating interface were also noted. It is worth noting that applying the proposed method allowed the authors to produce a thick, gradient and mostly nano-crystalline NiAl and CrB2 composite coating.

PL

Rozwój nowych metod osadzania powłok kompozytowych jest istotny z naukowego i praktycznego punktu widzenia. Metoda proponowana obecnie bazuje na negatywnym zjawisku zachodzącym w czasie mechanicznej syntezy stopów, tj. oklejaniem mielonym materiałem kul i naczynia w którym prowadzony jest proces. Obecny eksperyment obejmował współmielenie stalowymi kulami proszków NiAl (~45 μm) z 15 wt.% CrB2 (~40 μm) z płytkami Ni zastosowanymi jako podłoża. Proces ten, prowadzony przy 200 obr./min, skutkował ciągłym powiększaniem grubości powłok do 4, 11, 22 i 33 μm odpowiednio po 4, 8, 16 i 32 godz. Badania z wykorzystaniem mikroskopii optycznej, transmisyjnej oraz dyfraktometrii rentgenowskiej wykazały, że powłoki te charakteryzuje budowa gradientowa z warstwą silnie zdefektowanych, ale stosunkowo dużych krystalitów przy podłożu stopniowo zastępowanych nanokrystalicznym porowatym materiałem w formie silnie spojonych aglomeratów. Krystality CrB2 wykazywały niewiele mniejsze rozdrobnienie od NiAl oraz w przybliżeniu równomierny rozkład w intermetalicznej osnowie. Powłoki w większej części wykazywały dobre spojenie z podłożem, ale obecność pustek oraz porowatości penetrującej od granic z podłożem była dokumentowana. Należy podkreślić, że zastosowanie proponowanej metody umożliwia wytworzenie grubych, gradientowych i w przeważającej części nanokrystalicznych kompozytowych powłok.

7

Microstructure and properties of ball milled and hot compacted powder of 7055 aluminium alloy

38%

Lityńska-Dobrzyńska L. , Dutkiewicz J. , Maziarz W. , Góral A. , Rogal Ł. , Kanciruk A.

|

tom Vol. 31, nr 3

506-506

EN

Elemental powders of the composition (in wt. %) Al - 8% Zn - 2% Mg - 2.3% Cu - 0.2% Zr (corresponding to AA 7055 commercial aluminium alloy) were ball milled in a planetary high-energy ball mill and then hot pressed in vacuum under 600 MPa pressure at 380°C. The effect of ball milling and hot pressing on the structure was investigated by means of X-ray diffraction measurements (XRD), light microscopy, analytical transmission electron microscopy (TEM) and high angle annular dark field scanning transmission electron microscopy (HAADF-STEM) combined with energy dispersive X-ray (EDX) microanalysis. Ball milling for 100 hours leads to homogenous, highly deformed microstructure of aluminium solid solution with grain size about 50 nm. Good quality samples without pores and cracks obtained by hot pressing composed of grains and subgrains of size of about 100 nm. Some recrystallized grains of size 0.5÷1 ~m were also observed. Two types of particles were identified: Zn, Mg and Cu rich particles of size up to 100 nm located between compacted particles of milled powder and fine, few nanometres large MgZn2 precipitates at grain or subgrain boundaries. Hot pressed powder showed Vickers microhardness of 275 HV (0.2 N). Ultimate compression strength of 700 MPa, compressive yield strength about 500 MPa and the Young's modulus 46.4 GPa were obtained in the compression test.

PL

Proszki czystych pierwiastków o składzie (w % mas.) Al - 8% Zn - 2% Mg - 2,3% Cu - 0,2% Zr (odpowiadającym komercyjnemu stopowi aluminium 7055) poddawano mieleniu w wysokoenergetycznym młynie kulowym, a następnie prasowano na gorąco w próżni pod ciśnieniem 600 MPa w temperaturze 380°C. Wpływ procesu mielenia oraz prasowania na gorąco na strukturę badano za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), mikroskopii świetlnej, analitycznej transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) oraz detekcji w ciemnym polu z obszaru kołowego elektronów rozproszonych pod dużym kątem w trybie skaningowym (HAADF-STEM) i mikroanalizy rentgenowskiej (EDX). Po 100 godzinach mielenia uzyskano jednorodną, silnie zdefektowaną mikrostrukturę roztworu stałego aluminium o wielkości ziarna około 50 nm. Otrzymane za pomocą prasowania na gorąco dobrej jakości wypraski zawierały głownie ziarna o wielkości około 100 nm przy niewielkim udziale zrekrystalizowanych ziaren o wielkościach 0,5÷1 ~m. Zidentyfikowano dwa typy cząstek: wzbogacone w Zn, Mg i Cu o wymiarach do 100 nm zlokalizowane pomiędzy sprasowanymi cząstkami mielonego proszku oraz drobne wydzielenia fazy MgZn2 o wymiarach kilku nanometrów na granicach ziaren oraz podziaren. Średnia mikrotwardość prasowanego proszku wynosiła 275 HV (0,2 N). Wyznaczona podczas prob ściskania granica wytrzymałości wynosiła 700 MPa, granica plastyczności około 500 MPa, a moduł Younga 46,4 GPa.

8

Metaliczne kompozyty amorficzno-nanokrystaliczne

38%

Dutkiewicz J. , Maziarz W. , Lityńska-Dobrzyńska L. , Rogal Ł. , Kanciruk A. , Kovačova A.

Kompozyty

|

2008

|

tom R. 8, nr 3

220-224

PL

Proszek amorficzny o składzie stopu Ni60Ti20Zr20 (% at.) uzyskano poprzez mielenie w wysokoenergetycznym młynie kulowym z proszków czystych pierwiastków. Tworzenie struktury amorficznej obserwowano już po 10 godzinach mielenia, a po 40 godzinach dyfrakcja rentgenowska wykazała obecność struktury w pełni amorficznej. Jednakże badania w transmisyjnym mikroskopie wysokorozdzielczym pozwoliły na identyfikację w fazie amorficznej nanokrystalitów faz międzymetalicznych. Prasowanie jednoosiowe na gorąco w próżni proszków amorficznych z dodatkiem 20% wag. nanokrystalicznego proszku srebra (również po mieleniu w młynach kulowych) przy temperaturze poniżej temperatury krystalizacji Tx i ciśnieniu 600 MPa pozwoliło na uzyskanie litego kompozytu. Faza amorficzna (osnowa kompozytu) posiadała wysoką mikrotwardość (około 1000 HV), a nanokrystaliczne srebro o połowę mniejszą. Wytrzymałość na ściskanie kompozytu wynosiła 500 MPa przy 3% odkształcenia plastycznego, czyli znacznie lepiej jak dla masywnych stopów amorficznych. Obie fazy posiadały zbliżoną wartość modułu Younga, jakkolwiek pomiary w próbie ściskania dają wartości znacznie niższe. Badania mikrostruktury kompozytów dowiodły ich małej porowatości (poniżej 1%), równomiernego rozkładu fazy srebrnej oraz niewielkiej dyfuzji niklu, tytanu i cyrkonu do srebra w szerokiej na około 100 nm strefie granicy międzyfazowej. Nie obserwowano dyfuzji w kierunku fazy amorficznej.

EN

Amorphous powder of composition corresponding to Ni60Ti20Zr20 (in at. %) was obtained by ball milling in a high energy mills starting from pure elements. Formation of the amorphous structure was observed already after 10 hours of milling, while complete amorphisation occured after 40 hours. Transmission electron microscopy allowed to identify nanocrystalline inclusions of intermetallic phases of size 2+5 nm. Uniaxial hot pressing at temperature below the crystallization Tx it is 530° C and pressure of 600 MPa, of amorphous powders and nanocrystalline silver powders allowed to obtain composite, where amorphous phase microhardness is above 1000 HV and that of nanocrystalline silver 50% smaller. The nanocrystalline silver powder was prepared also by ball milling and the resulting grain size was measured using TEM at 20+50 nm. Compression strength of the composite measure using testing Instron machine of a high stiffness is equal only to 500 MPa (it is much lower than for bulk amorphous) but at 3% of plastic strain, it is much better plasticity than for bulk amorphous materials. Both phases have similar values of Young's modulus, however compression tests of composites gave much smaller values. Microstructure studies show low porosity of composites, less than 1%, uniform distribution of the silver phase and a small diffusion of nickel, titanium and zirconium toward silver, while the opposite diffusion toward the amorphous phase was insignificant. Future investigations will be directed toward lower porosity in order to improve strength and preserving good plasticity.

9

The effect of TiC on structure and hardness of WC-Co composites prepared using various consolidation methods

38%

Dutkiewicz J. , Szutkowska M. , Leśniewski W. , Wieliczko P. , Pieczara A. , Rogal Ł.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

tom R. 14, nr 2

91--95

EN

The additions of 5÷10 wt.% TiC to WC-Co industrial composites substituting WC were consolidated using either the Hot Isostatic Pressing (HIP) method at the temperature of 1320°C and pressure of 250 MPa, or using the Spark Plasma Sintering (SPS) method. The latter samples show a hardness increase from 1050 HV (without TiC) up to 1330 HV at 5% TiC. A larger addition of 10% TiC allows one to obtain a similar hardness increase as in the case of the 5% addition. A higher hardness of 1570 HV was observed for samples consolidated using HIP, which can be explained by the higher consolidation pressure of 1500 bars and temperature of 1350°C leading to a lower porosity. The crack formation behavior allowed the authors to determine the fracture toughness, KIC, in the range of 10.9÷11.2 MPam1/2 for the samples containing 0÷10% TiC. Three phases were identified using the X-ray diffraction method, as well as scanning and transmission electron microscopy. The major identified phase is WC particles separated by a narrow layer of Co and are accompanied by single particles of TiC. It indicates that TiC do not form a common solid solution with WC as also confirmed by EDS chemical analysis, which was suggested in literature.

PL

Zastosowano dodatki 5÷10% mas. do kompozytów przemysłowych WC-Co, co pozwoliło na zwiększenie ich twardości od HV30 = 1050 do 1330 HV przy zawartości 5% TiC konsolidowanych przy użyciu metody zgrzewania impulsowo-plazmowego (SPS). Podobny wzrost twardości osiągnięto przy zastosowaniu dodatku 10% TiC. Pomiary odporności na pękanie metodą pęknięć przy odciskach Vickersa pozwoliły na stwierdzenie minimalnego spadku odporności z zastosowaniem dodatku TiC z 11,2 do 10,9 MPam1/2. Stosując metodę prasowania izostatycznego HIP przy ciśnieniu 1500 barów w temperaturze 1350°C, uzyskano większy przyrost twardości do 1570 HV przypuszczalnie z uwagi na uzyskaną niższą porowatość. Zidentyfikowano, stosując metody dyfrakcji rentgenowskiej i analitycznej mikroskopii elektronowej skaningowej i transmisyjnej w spiekanych obiema metodami próbkach, trzy podstawowe fazy, a podstawową WC otoczoną cienką warstwą Co i dodatkowo pojedyncze wydzielenia TiC. Nie stwierdzono reakcji WC i TiC, co było sugerowane w literaturze, a co potwierdzono metodami mikroanalizy i dyfrakcji rentgenowskiej.

10

Własności i budowa mikrostrukturalna elementów wytwarzanych technologią szybkiego prototypowania przy użyciu wiązki elektronów

38%

Węglowski M. S. , Pilarczyk J. , Błacha S. , Jachym R. , Dutkiewicz J. , Rogal Ł.

Welding Technology Review

|

2018

|

tom R. 90, nr 9

28--32

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań procesu szybkiego prototypowania przy użyciu wiązki elektronów i materiału deponowanego w postaci drutu. Szybkie prototypowanie przy użyciu drutu jest wydajną metodą wytwarzania elementów o skomplikowanych kształtach ze stopów metali takich jak: stale stopowe, stopy niklu lub tytanu. Technologia ta znajduje zastosowanie przede wszystkim w przemyśle lotniczym, zwłaszcza wojskowym. Jest to związane z koniecznością wytwarzania elementów w produkcji jednostkowej oraz mało seryjnej. W ramach pracy określono warunki technologiczne procesu, dla których możliwe jest wykonanie elementów próbnych w postaci prostopadłościanów. Wykonano elementy próbne przy wykorzystaniu drutu spawalniczego ze stali odpornej na korozję w gatunku G 188 Mn. Przeprowadzono badania metalograficzne i wybranych własności mechanicznych. Materiał deponowany charakteryzuje się mikrostrukturą austenityczną z ferrytem delta, komórkowo-dendrytyczną. Występują duże dendrytyczne ziarna, które wydłużone są w kierunku odprowadzania ciepła - w kierunku podłoża. Twardość w materiale deponowanym wynosi od 192 do 273 HVO,05 w zależności od liczby warstw. W obszarze wymieszania z podłożem twardość osiąga wartość 355 HV0.05.

EN

In the paper the results of research on rapid prototyping using electron beam and deposited material in the form of wire are presented. Electron beam rapid prototyping with wire is an efficient method for manufacturing complex shapes from metal alloys such as alloy steels, nickel alloys or titanium. This technology is used primarily in the aviation industry, especially in the military as it is designed rather for a unit production or small series production. As part of the work, technological conditions of the process for which it is possible to deposit test pieces in the form of rectangular prism were determined. Test elements were made using a stainless steel wire grade G 18 8 Mn. Metallographic examinations and selected mechanical properties were investigated. The deposited material is characterized by austenitic with ferrite delta, cell-dendritic microstructure. There are large dendritic grains which are extended towards the heat dissipation – towards the substrate. The hardness in the deposited material is in the range of 192 to 273 HV0.05 depending on the number of layers. In the area of mixing with the substrate, the hardness reaches the value of 355 HV0.05.

11

Consolidating condition of Cr-Si compacts and their microstructure

38%

Morgiel J. , Mania R. , Grzonka J. , Rogal Ł. , Janus A. M. , Zientara D.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2007

|

tom Vol. 28, nr 11

673-676

EN

Purpose: Determine the possibility of production of CrSi compacts from Cr and si elemental powders. Design/methodology/approach: The CrSi compacts containing 0.5, 1, 2, 3, at. % of Si were prepared from elemental powders (crystallites size:Cr;1-5 µm and Si;45 µm) by mixing and hot pressing at 1600*C under ∼ 25MPa. The microstructure was characterized using optical, SEM and TEM. Findings: The matrix of the compacts containing silicon show presence of dendrite like areas filled with eutectic like mixture of amorphous SiO2 and crystalline CrOx. The dendrite volume increase from 0.7% to 2% for Cr0.5Si to Cr3Si compacts respectively. Research limitations/implications: (Please leave in the title a suitable word); (Could you please put your information in this box): If research is reported in the paper this section must be completed and should include suggestions for future research and any identified limitations in the research process. Practical implications: The described experiments advice on preparation of dense CrSi compacts from elemental powders. It may be used as technology of producing magnetron targets for deposition of hard coatings like CrN/Si3N4. Originality/value: The paper is answering the problem, i.e. describes the optimum parameters, of obtaining of the multi-elemental coating in single target magnetron systems.