Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Intermetallic phase identification on the cast and heat treated 6082 aluminium alloy

100%

Mrówka-Nowotnik G. , Sieniawski J. , Nowotnik A.

|

tom Vol. 51, iss. 4

599-603

EN

In the technical 6xxx Al alloys besides the intentional additions Mg and Si transition metals and impurities (Fe and Mn) are always present. Even not large amount of these impurities causes the formation a new phase components: Al-Fe, Al-Fe-Si and Al-Fe-Mn-Si. During casting of 6xxx alloys, a wide variety of Fe-containing complex intermetallic phases, i.e.: Β-Al5FeSi, α-Al15(FeMn)3Si), Al9Mn3Si and Mg2Si, are formed among the dendrite arms of α-Al solid solution. These intermetallics have different unit cell structures, morphologies, stabilities and physical properties depending on chemical composition and cooling conditions. Thus, these affects very much the mechanical properties of an alloy. In this study, several methods were used such as: optical light microscopy (LOM), transmission (TEM) and scanning (SEM) electron microscopy in combination with electron dispersive X-ray (EDX) using polished sample, and X-ray diffraction (XRD) to identify chemical composition and morphologies of the phase components in both as-cast and heat treated 6082 alloy.

PL

W technicznych stopach aluminium grupy 6xxx obok podstawowych pierwiastków stopowych Mg i Si występują zawsze metale przejściowe oraz zanieczyszczenia przede wszystkim Fe i Mn. Mała ich zawartość powoduje już powstanie odrębnych faz międzymetalicznych Al-Fe, Al-Fe-Si oraz Al-Fe-Mn-Si. Ustalono, że podczas krzepnięcia stopów 6xxx tworzą się, w przestrzeniach międzydendrytycznych roztworu stałego α-Al, wydzielenia złożonych faz międzymetalicznych: Β-Al5FeSi, α-Al15(FeMn)3Si), Al9Mn3Si i Mg2Si. W zależności od składu chemicznego oraz warunków chłodzenia zmienia się ich struktura, morfologia a także właściwości fizyczne, a to z kolei silnie wpływa na właściwosci mechaniczne stopów. W pracy podjęto próbę identyfikacji faz międzymetalicznych występujących w stopie aluminium 6082. Zastosowano różne techniki badawcze (mikroskopia świetlna, transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM), elektronowa mikroskopia skaningowa z dyspersją energii promieniowania rentgenowskiego (SEM/EDX) oraz rentgenografia XRD), które umożliwiły określenie zmiany składu chemicznego i morfologii składników fazowych stopu w stanie lanym oraz po obróbce cieplnej.

2

Analysis of precipitation strengthening process in 2xxx aluminium alloys

100%

Mrówka-Nowotnik G. , Sieniawski J. , Nowotnik A. , Gradzik A.

|

tom Vol. 37, nr 3

104--108

EN

This paper is showing the results of study devoted to determination of the chemical composition and strengthening process parameters effect on the precipitation sequence of intermetallic phases in the supersaturated 2xxx aluminium alloys. This study was based on a calorimetric study where temperature’s effects were determined when precipitation process occurred during heating with different heating rate of the supersaturated alloys group of 2xxx. Based on the calorimetric curves and estimated values of ln(Q/T2) and 1000/RT an activation energy for precipitation and dissolution of phase components were evaluated.

PL

Największe właściwości wytrzymałościowe stopy aluminium grupy 2xxx uzyskują na drodze odpowiedniego doboru składu chemicznego oraz parametrów obróbki cieplnej. Procesem zapewniającym uzyskanie najlepszych właściwości wytrzymałościowych przy zachowaniu dobrej plastyczności jest umacnianie wydzieleniowe. Pomimo przeprowadzenia bardzo wielu badań zagadnienia wydzielania faz umacniających z przesyconych stopów grupy 2xxx są nadal aktualne. Dlatego celem pracy była analiza wpływu składu chemicznego oraz szybkości nagrzewania na procesy wydzielania umacniających cząstek z przesyconych stopów aluminium 2017 i 2024. W celu określenia energii aktywacji, sekwencji i kinetyki wydzielania faz umacniających wykonano badania kalorymetryczne (DSC) oraz przeprowadzono obserwacje mikrostruktury (TEM).

3

Phase transformation during hot deformation of 0.16% C steel

100%

Nowotnik A. , Błaż L. , Siwecki T. , Sieniawski J.

|

tom Vol. 51, iss. 2

187-192

EN

Effect of hot deformation process and transformation Austenite(A)→ Ferrite(F) and Austenite → Pearlite(P) on a carbon steel (0.158%C) microstructure was studied. Hot compression test at constant strain rate were performed during controlled cooling of the sample within the temperature range related to the start and finish of these phase transformations. Attention was paid to structural effects of dynamic precipitation and resulted morphology of structural components dependent on expected localization of phase transformation. It was shown that the flow localization during hot deformation and preferred growth of the pearlite colonies at shear bands was very limited. The most characteristic feature of the microstructure observed for hot deformed samples was the development of carbides that nucleated along elongated ferrite grains.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu odkształcania wysokotemperaturowego i przemiany Austenit(A) → Ferryt(F) oraz Austenit → Perlit(P) na mikrostrukture stali węglowej (0.158%C). Przeprowadzono próby ściskania w warunkach kontrolowanego chłodzenia ze stałą prędkością odkształcania. Odkształcenia realizowano w czasie przejścia przez temperaturowy zakres przemiany fazowej. Uwagę szczególną zwrócono na obserwację mikrostruktury i morfologię składników fazowych mogących potwierdzić proces niejednorodnego wydzielania związanego z lokalizacją przemiany. Wykazano, że w warunkach dynamicznych nieciągła przemiana stali praktycznie nie charakteryzuje się skłonnością do lokalizacji spowodowanej niejednorodnością odkształcenia. Najistotniejszą cechą mikrostruktury stali po odkształceniu w zakresie przemiany jest wydzielanie węglików na granicach odkształconych ziarn ferrytu.

4

Influence of precipitation strengthening process on the mechanical properties of 6082 wrought aluminium alloy

100%

Mrówka-Nowotnik G. , Sieniawski J. , Nowotnik A.

|

tom Vol. 51, iss. 1

33-36

EN

Aluminium alloys containing Mg and Si as the major solutes are strengthened by precipitation of the metastable precursors of the equilibrium Β(Mg2Si) phase in one or more sequences. There are several particles that can form during aging: GP zones and intermediate metastable phases -Β”, Β’ and stable Β phase [1-10]. Although the precipitation process in Al-Mg-Si alloys has been extensively studied, the understanding of the hardening process is still incomplete, since any change in composition, processing and aging practices could affect the precipitation hardening behaviour [3-6, 10]. In this paper differential scanning calorimetry (DSC), transmission electron microscopy (TEM), and hardness measurements have been utilized to study the effect of the precipitation hardening on the mechanical properties in aluminium alloy 6082. The mechanical (Rm and Rp0.2) and plastic (A) properties of the alloy were evaluated by uniaxial tensile tests at room temperature. The results show that the microstructure and mechanical properties change during artificial aging due to the precipitation strengthening process. Therefore, the parameters (time and aging temperature) of precipitation strengthening process that may lead to the most favourable mechanical properties of 6082 alloy were determined.

PL

Umacnianie stopów AlMgSi następuje wskutek wydzielania się metastabilnych faz przejściowych prowadzących do utworzenia się stabilnej równowagowej fazy Β(Mg2Si). Wydzielanie metastabilnych faz przejściowych jest dość złożone i nie do końca poznane. Najczęściej spotykany w literaturze schemat procesu rozpadu przesyconego roztworu stałego w umacnianych wydzieleniowo stopach AlMgSi ma postac: Α→ GP→ Β”→ Β’→ (Mg2Si) ( Α– przesycony roztwór stały, GP – strefy Guinier’a-Prestona, Β” i Β’ – metastabilne fazy przejsciowe, Β – faza stabilna, równowagowa). Mimo, że procesy wydzielania w stopach AlMgSi były przedmiotem wielu badań, temat ten jest wciąż aktualny. Zmiana np.: składu chemicznego stopów, czy warunków procesu starzenia, wpływa na procesy umocnienia. W artykule zastosowano badania kalorymetryczne, mikroskopię elektronową oraz badania twardości w celu zbadania wpływu czasu i temperatury starzenia na mikrostrukture oraz właściwości mechaniczne stopu aluminium 6082.

5

Effect of heat treatment on tensile and fracture toughness properties of 6082 alloy

100%

Mrówka-Nowotnik G. , Sieniawski J. , Nowotnik A.

|

tom Vol. 32, nr 2

162-170

EN

Purpose: The present study investigates the effect of heat treatment parameters (temperature and time) on the tensile properties and fracture toughness of 6082 aluminium alloy. Design/methodology/approach: Tensile strength - Rm, yield strength - Rp0.2 and elongation - A of the 6082 aluminium alloy were determined by uniaxial tensile test at room temperature. Furthermore, the aged alloy was tested in tension in order to evaluate its fracture toughness. Therefore, according to ASTM standard tests were performed on fatigue precracked compact tension (KIc) and sharp-notched specimens ( ) in both the longitudinal and transverse orientation with respect to the rolling direction. Findings: The results show that the microstructure, mechanical properties and fracture toughness changes during artificial aging due to the precipitation strengthening process. Practical implications: This paper is the part of previous authors’ investigations which results in modification of the heat treatment parameters that may lead to the most favorable mechanical properties and fracture toughness of 6082 alloy. Originality/value: Paper contains a broad spectrum of experimental data including uniaxial tensile test and fracture toughness investigation based on two various technique and as well as a new ideas concerning aging parameters and their effect on the mechanical properties and ductility of the 6082 alloy.

6

Technologia i mikrostruktura powłokowej bariery cieplnej uzyskanej metodami natryskiwania plazmowego i aluminiowania gazowego na stopie Re 80

100%

Nowotnik A. , Góral M. , Filip R. , Sieniawski J.

|

tom Vol. 32, nr 4

645-647

PL

Intensywny rozwój przemysłu lotniczego związany ze zwiększeniem się liczby pasażerów determinuje opracowywanie nowocześniejszych konstrukcji silników lotniczych. Obecnie najbardziej zaawansowanym sposobem ochrony powierzchni łopatek turbin oraz elementów komory spalania przed wysoką temperaturą oraz oddziaływaniem korozyjnym spalin jest stosowanie powłokowych barier cieplnych. Powłoki złożone są z dwóch warstw pełniących odmienne funkcje. Powłokę wewnętrzną stanowi warstwa aluminidkowa uzyskiwana metodami dyfuzyjnymi lub wieloskładnikowy stop typu MeCrAlY. Chroni ona materiał podłoża przed utlenianiem i kompensuje różnice we właściwościach fizycznych pomiędzy warstwą zewnętrzną a materiałem podłoża. Warstwa zewnętrzna zapewnia izolację cieplną - tworzy ją tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru. W artykule przedstawiono charakterystykę mikrostruktury powłokowej bariery cieplnej o budowie gradientowej, wielowarstwowej, wytworzonej na powierzchni odlewniczego nadstopu niklu typu Re 80. Międzywarstwę wytworzono w procesie natryskiwania plazmowego (APS) wieloskładnikowego stopu typu MeCrAlY, który następnie poddano aluminiowaniu metodą gazową. Analiza mikrostruktury i składu chemicznego wykazała zwiększenie zawartości aluminium w strefie przypowierzchniowej (do ok. 40% at.) i powstanie fazy NiAl. Stwierdzono obecność licznych tlenków typowych dla procesu natryskiwania plazmowego w warunkach ciśnienia atmosferycznego (APS). Wytworzona warstwa pośrednia miała budowę charakterystyczną dla procesu niskoaktywnego. Zewnętrzną warstwę ceramiczną (tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru) osadzono metodą natryskiwania plazmowego APS. Uzyskana wielowarstwowa powłokowa bariera cieplna może stanowić alternatywę dla konwencjonalnych powłok TBC stosowanych na elementach komory spalania i złożonych z międzywarstwy na bazie stopu MeCrAlY oraz warstwy ceramicznej ZrO2-Y2O3. Niewielka grubość powłoki w porównaniu z konwencjonalnymi powłokami TBC natryskiwanymi plazmowo pozwoli na jej zastosowanie również do ochrony powierzchni łopatek turbiny silnika lotniczego.

EN

Dynamical development of aviation industry is connected with the increase of passengers quantity and determines the research on more advanced aircraft engines construction. The usage of thermal barrier coatings (TBC) is the most advanced way of protecting the turbine blade surface and combustion chamber elements, against high temeprature and corrosive influence of the exhaust gases. The TBC coatings consist of two layers, that introduce different functionality. The aluminide layer obtained with diffusive methods or multicomponent MeCrAlY alloy form the inner layer. It protects the base material against oxidation and compensates the differences in physical properties between the outer layer and the base material. The outer layer is yttrium oxide stabilized zirconium oxide. It provides the thermal isolation. One introduced in the article the microstructure characteristics of the thermal barrier coating with the gradient, mulitlayer structure, obtained on the surface of Re 80 nickel superalloy. The bond-coat was deposited during the plasma spraying process in the conditions of atmospheric pressure (APS) of the multicomponent MeCrAlY alloy, followed by submission it to the gasaluminizing process. The microstructure and chemical composition analysis proofed the increase of aluminium content in the near-surface zone (up to 40% at.) and the formation of grains of the NiAl phase. One confirmed the existence of many other oxides, characteristic for the plasma spraying proces under atmospheric pressure (APS). The structure of created bond-coat was characteristic for the low activity processes. The outer ceramic layer (yttrium oxide stabilized zirconium oxide) wad deposited with a use of APS plasma spraying method. The obtained mulitlayer thermal barrier coating will create the alternative for the conventional TBC coating, which includes the bond-coat, formed on the basis of MeCrAlY alloy, and the ceramic ZrO2-Y2O3 layer used for combustion chamber elements. Small thickness of the coating, in comparison to the conventional TBC coatings obtained during the plasma spraying process, will enable its application for protection of surface of the turbine blade in the construction of aircraft engines.

7

Wpływ warunków odkształcania i mikrostruktury na naprężenie uplastyczniające stali niskowęglowej o zawartości 0,156%C

100%

Nowotnik A. , Sieniawski J. , Kubiak K.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

tom Vol. 27, nr 3

237-240

PL

Zachowanie się materiału podczas odkształcania plastycznego na gorąco charakteryzują krzywe zmian naprężenia uplastyczniającego w funkcji odkształcenia. Do oceny tych zmian stosowane są próby skręcania, ściskania lub rozciągania. W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu temperatury i prędkości odkształcania na wartość naprężenia uplastyczniającego stali węglowej 0,156%C w zakresie temperatury występowania austenitu - 750-1100°C oraz ferrytu i perlitu - 400-600°C uzyskane w próbie ściskania z prędkością odkształcania e = 0,004 i 0,25s-1. Temperaturę przemian fazowych wyznaczono na podstawie badań dylatometrycznych i pomiarów twardości. Otrzymane wartości naprężenia uplastyczniającego były podstawą do wyznaczenia energii aktywacji Q procesu wysokotemperaturowego odkształcania. Na podstawie danych uzyskanych z prób ściskania oraz odpowiednich zależności matematycznych określono stałe oraz opisano zależność pomiędzy prędkością (e ), temperaturą odkształcenia (T) i naprężeniem ustalonego płynięcia plastycznego Opl.

EN

The flow behaviour of material during plastic deformation can be described by true stress strain curves. Torsion, compressive and tensile testing can be used to estimate the changes in flow stress obtained through application of deformation at elevated temperatures. In this paper the effect of temperature and strain rate on the flow stress of carbon steel 0.156%C is presented. Compression tests were carried out at strain rate of e =0.004 and 0.25s-1 in the temperature range where austenite (750-1100°C) and ferrite with pearlite (400-600°C) is stable. Dilatometric techniques and hardness measurements were used to determine the start and finish transformation cooling temperature for the examined steel. The flow stress values obtained by compression tests subsequently were used to calculate an activation energy Q of hot deformation process. The constants and relation between strain rate ( e ), temperature (T) and flow stress (Opl) were described based upon compression test data and suitable mathematical dependancies.

8

Nowoczesne technologie wytwarzania powłokowych barier cieplnych w Laboratorium Badań Materiałów dla Przemysłu Lotniczego

88%

Sieniawski J. , Kubiak K. , Filip R. , Góral M. , Nowotnik A.

|

tom Vol. 32, nr 4

734-737

PL

Dynamiczny rozwój lotnictwa cywilnego i wymagania dotyczące ochrony środowiska determinują rozwój zaawansowanych silników turbowentylatorowych o większych osiągach i mniejszym zużyciu paliwa. Jedną z możliwości sprostania tym wymaganiom jest podwyższenie temperatury pracy silnika. Wymaga to modyfikacji konstrukcji oraz zastosowania zaawansowanych materiałów na łopatki turbin oraz ochronnych warstw żaroodpornych. Najczęściej do ochrony powierzchni łopatek turbin są stosowane wielowarstwowe powłokowe bariery cieplne (TBC). Warstwę wewnętrzną - międzywarstwę - chroniącą przed oddziaływaniem korozyjnym spalin, stanowią dyfuzyjne warstwy aluminidkowe modyfikowane platyną lub warstwy złożone z wieloskładnikowych stopów typu MeCrAlY wytwarzane metodami fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD). Warstwa zewnętrzna zwykle jest złożona z tlenku cyrkonu stabilizowanego tlenkiem itru osadzanych metodą fizycznego osadzania z fazy gazowej z odparowaniem za pomocą wiązki elektronów (Electron Beam Physical Vapour Deposition, EB-PVD). W pracy przedstawiono nowoczesne metody wytwarzania powłok rozwijane w Uczelnianym Laboratorium Badań Materiałów dla Przemysłu Lotniczego Politechniki Rzeszowskiej (LBMPL). Obecnie prowadzone są w laboratorium badania nad wytwarzaniem dyfuzyjnych warstw aluminidkowych modyfikowanych hafnem oraz cyrkonem. Warstwy te powstają w procesie chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD). Jednocześnie są realizowane prace badawcze dotyczące modyfikowania platyną i palladem warstw aluminidkowych wytwarzanych metodą CVD. Stanowią one warstwy pośrednie dla warstw ceramicznych osadzanych metodami EB-PVD i LPPS-Thin Film. Badania doświadczalne są realizowane za pomocą urządzenia EB-PVD typu Smart Coater firmy ALD. Stanowi ono prototypowe rozwiązanie, pozwalające na wytwarzanie powłok ceramicznych na małej liczbie elementów konstrukcyjnych, np. łopatek turbin w celach badawczych. Inną rozwijaną technologię stanowi proces natryskiwania plazmowego pod obniżonym ciśnieniem cienkich warstw (LPPS Thin Film) opracowany przez firmę Suzler Metco. Cechą unikatową urządzenia LPPS-Thin Film jest możliwość odparowania cząstek proszku ceramicznego w strumieniu plazmy. Obniżenie ciśnienia oraz obecność fazy gazowej pozwala na uzyskanie warstw o budowie kolumnowej, o większej odporności na pękanie, charakterystycznych dla procesu EB-PVD. Jednocześnie w laboratorium są prowadzone badania odporności na utlenianie izotermiczne i cykliczne, korozję siarkową, odporność erozyjną, w tym w wysokiej temperaturze oraz oceny stopnia oddziaływania wytworzonych powłokowych barier cieplnych na właściwości mechaniczne materiału podłoża.

EN

Dynamic development of civil aviation and the requirements concerning the environment protection determine the development of advanced turbofans, characterized by better performance and lower fuel consumption. The increase of engine service temperature is one of possibilities to achieve this goal. It requires the modification of its construction and the application of advanced materials for turbine blades and the usage of protective and high temperature resistant coatings. The mulitlayer Thermal Barrier Coatings (TBC) are most often used for protection of turbine blades surface. The diffusion, platinum modified aluminide coatings or the MeCrAlY layers consisting of multicomponent alloys obtained with methods of physical vapour deposition (PVD) constitute the inner layer (bond-coat) which protects against the corrosive influence of exhaust gases. The outer layer consisting, in most cases, of yttrium oxide stabilized zirconium oxide deposited with method of physical vapour deposition, involves vaporization with a use of electron beam (Electron Beam Physical Vapour Deposition, EB-PVD). The modern techniques of coating deposition, developed in the Research and Development Laboratory for Aerospace Materials (LBMPL) at Rzeszow University of Technology are introduced in this paper. In the laboratory, there is currently a research on obtaining the diffusion hafnium or zirconium modified aluminide layer being conducted. Those layers are formed during the process of chemical vapour deposition (CVD). Simultaneously, one conducts a research on modifying of aluminide layers with platinum and palladium during the CVD process. They have an application as the bond-coats for ceramic layer deposited by EB-PVD i LPPSThin Film method. The experimental research are realized with a use of ALD Smart Coater EB-PVD device. It is the prototype machine, which allows to create, for scientific purposes, the ceramic coating on a small amount of construction elements i.e. turbine blades. The plasma spraying process under low pressure (LPPS Thin Film) developed by Sulzer Metco company is the alternative process for creating layers. The unique property of LPPS-Thin Film device is the possibility of ceramic powder particles vaporization in the plasma jet. Decrease of pressure and existence of gas phase are the factors that allow to form layer with columnar structure, that have better crack resistance and are characteristic for the EB-PVD process. Simultaneously, one conducts in the laboratory a research on isothermal oxidation resistance, sulfur corrosion resistance, erosion resistance (also for high temperature) and on assessment of influence of Thermal Barrier Coatings on the mechanical properties of base material.

9

Microstructure and kinetic growth of aluminide coatings deposited by the CVD method on Re 80 superalloy

88%

Nowotnik A. , Sieniawski J. , Góral M. , Pytel M. , Dychton K.

|

2012

|

tom Vol. 55, nr 1

22-28

EN

Purpose: The preliminary results of research on forming the aluminide coatings using CVD method were presented in the article. Design/methodology/approach: The coatings were obtained in low activity process on the surface of Rene 80 superalloy. The microstructure analysis and chemical composition analysis were performed applying different values of aluminizing process parameters. Findings: The authors present in the article the results of oxidation resistance analysis of aluminide coatings which were obtained on the surface of Rene 80 superalloy using various techniques. Research limitations/implications: The research results revealed the possibility of obtaining coatings by low activity aluminizing. Practical implications: This process can be used in aerospace industry to form oxidation resistant coatings. Originality/value: It was shown that the coating created during the CVD process was characterized by a good oxidation resistance at the temperature of 1100°C.

10

Optical measurement of aircraft engine turbine blades

63%

Budzik G. , Kubiak K. , Rokicki P. , Dziubek T. , Nowotnik A. , Matysiak H. , Cygan R. , Tutak M. , Boś P.

|

tom Vol. 20, No. 2

21--26

EN

Manufacturing of aircraft engine turbine blades requires control of blade geometric parameters at different stages of technological process. Acceleration and automation of measurement process can affect the duration of the finished item production. Modern technologies for measurement of aircraft engine turbine blades are based on numerical machines - measurement process is based on processing of numerical data obtained by measurement using coordinate measuring machines. The paper presents the opportunity of automation of aircraft engine turbine blades measurements using scanner ATOS II Triple Scan with blue light source technology. Coordinate measuring technique allows to specify full methodology for designation of complex dimensions of physical objects and transform them into a computer program space of coordinate measuring devices. Presented paper includes capabilities of device used in the study to improve the measurement process in the technological and economical aspects. Another issue described in the paper is impact of measurement performance in automatic mode on the quality of performance – the numerical model of surface, from the standpoint of accuracy and number of collected data points in time. The paper includes an analysis of conditions related to the measurement works, such as the process of preparing the model, measurement equipment and data processing capacity. As the result methodology for automated scanning measurements of aircraft engine turbine blades will be presented.