HUTNICTWO, GÓRNICTWO ›
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA ›
2010-5 |
| |
|
|
Analiza fraktalna mikrostruktury martenzytycznej
|
|
MIROSŁAW BRAMOWICZ 
|
Analiza fraktalna znajduje coraz częstsze zastosowanie zarówno
w matematycznym opisie topografii powierzchni, jak i w charak-
terystyce mikro- i nanostruktury materiałów. Wymiar fraktalny (D)
oraz parametr Hursta (H) są coraz częściej używane do charakte-
ryzowania struktury materiału oraz jej zmian będących wynikiem
działania czynników zewnętrznych. Zainteresowanie stosowaniem
analizy fraktalnej w inżynierii materiałowej oraz w mechanice ma-
teriałów ciągle wzrasta i jest obiektem intensywnych badań. Jako
pierwszy analizę fraktalną do opisu mikrostruktury zarejestrowa-
nej metodą skaningowej mikroskopii tunelowej (STM) zastosował
J. Krim i in. w 1993 r. [1].
Obecnie znanych i stosowanych jest wiele metod określania
dwu- (2-D) i trójwymiarowego (3-D) parametru fraktalnego, należą
do nich:
analiza RMS, -
metoda na podstawie analizy Fouriera, -
funkctja struktury - S(τ),
metoda - box counting,
metody autokorelacji. -
Większość opracowań naukowych dotyczy charakterystyki po-
wierzchni izotropowych, bądź mikro- czy nanostruktury, a zaled-
wie kilka, z jakimi spotkał się autor pracy, traktowało o analizie
fraktalnej mikrostruktur martenzytycznych, bądź powierzchni ani-
zotropowych.
Opis struktury martenzytycznej za pomocą analizy fraktalnej zo-
stał przedstawiony po raz pierwszy przez Z. G. Yanga i in. w pracy
[2]. Badano stop Cu28,26Zn3,25Al0,09 metodą box counting.
Szerzej morfologia struktury martenzytycznej omówiona została
przez A. A. Likhachev’a i in. w pracy [3] na przykładzie monokry-
stalicznej próbki stopu Cu-Al-Ni podczas cyklu odwracalnej [...]
|
|
|
|
Analiza zmian w warstwie połączenia płyt Al-Cu spajanych wybuchowo
|
|
|
hENRYK PAUL MAGDALENA MISZCZYK MARIUSZ PRAżMOWSKI ZYGMUNT SZULC
|
Technologia zgrzewania wybuchowego jest od wielu lat stosowana
w przemyśle do łączenia metali i stopów o silnie zróżnicowanych
własnościach fizycznych i metalurgicznych. Według powszechnie
akceptowanej definicji jest to proces łączenia metali w stanie sta-
łym pod wpływem zderzenia z dużymi prędkościami, wywołanymi
kontrolowaną detonacją ładunku wybuchowego. Znaczącą zaletą
metody jest to, że proces łączenia wolny jest w zasadzie od fizycz-
nych, mechanicznych i temperaturowych ograniczeń narzucanych
tradycyjnemu procesowi zgrzewania. Jest ona szczególnie przydat-
na w przypadku łączenia płyt z metali, dla których tradycyjne tech-
niki spajania nie pozwalają na uzyskanie platerów o zadowalającej
jakości połączenia poszczególnych warstw [1÷3]. Może być wyko-
rzystywana przy tym do łączenia metali zarówno o podobnych, jak
i silnie odmiennych właściwościach, np. [4÷9].
Podstawowymi parametrami, które decydują o jakości połącze-
nia w zgrzewanych wybuchowo układach są: prędkość płyty rucho-
mej (latającej), prędkość przemieszczania się punktu styku metali
oraz kąt, pod jakim następuje zderzenie płyt. Te parametry są silnie
uzależnione od takich zmiennych, jak: prędkość detonacji, wiel-
kość (siła) ładunku wybuchowego, odległość pomiędzy płytami
oraz zastosowanie (lub nie) nachylenia płyty ruchomej. Z punktu
widzenia tego ostatniego czynnika mogą wystąpić dwie podstawo-
we konfiguracje prowadzenia procesu: usytuowanie płyt pod kątem
lub równolegle.
Wiele aspektów fizycznych i mechanicznych podstaw tej tech-
nologii nie jest w pełni rozpoznanych. W szczególności dotyczy to
zmian zachodzących w strefie połączenia oraz w warstwach bez-
pośrednio przylegających do niej, np. lokalnego rozrostu ziarna
i zmian teksturowych oraz zmian składu chemicznego i/lub fazo-
wego. Powszechnie uważa się, że zjawiska tam zachodzące silnie
wpływają na jakość uzyskanego połączenia [10].
Analiza wcześniejszych [...]
|
|
|
|
Dyfrakcja elektronów wstecznie rozproszonych - wpływ struktury materiału oraz parametrów pracy skaningowego mikroskopu elektronowego na jakość obrazów dyfrakcyjnych
|
|
|
MAREK FARYNA
|
Dyfrakcja elektronów wstecznie rozproszonych -
- wpływ struktury materiału oraz parametrów
pracy skaningowego mikroskopu elektronowego
na jakość obrazów dyfrakcyjnych
MAREK FARYNA
Prof. nzw. dr hab. inż. Marek Faryna (nmfaryna@imim-pan.krakow.pl) - Instytut
Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków
WPROWADZENIE
Rozpatrując zagadnienie jakości obrazów dyfrakcyjnych elektro-
nów wstecznie rozproszonych należy pamiętać o dwóch istotnych
równaniach, które pomocne są przy prawidłowej interpretacji obra-
zów dyfrakcyjnych.
Pierwsze równanie to równanie Bragga:
λ θ = 2d hkl sin
(1)
gdzie: λ - jest długością fali elektronowej w wiązce elektronów
o określonej energii (np. dla energii elektronów 20 keV jest to war-
tość 8,59·10 -3 nm, dla energii elektronów 30 keV - 6,98·10 -3 nm,
dla energii elektronów 40 keV - 6,62·10 -3 nm itd.), d
hkl
- odległość
międzypłaszczyznowa opisana wskaźnikami Millera, θ - kąt między
padającą wiązką elektronową a trajektorią ugiętych elektronów.
Z równania (1) wynikają dwa ważne stwierdzenia. Po pierwsze:
szerokość pasm Kikuchiego na obrazie dyfrakcyjnym jest odwrotnie
proporcjonalna do odległości d
hkl
. Po drugie: zwiększając napięcie
przyspieszające, a zatem energię elektronów, zgodnie z równaniem
(2), szerokość pasm Kikuchiego ulega zmniejszeniu [1]:
λ =
h
m eV o 2
(2)
gdzie: λ - jest długością fali elektronowej, V - napięcie przyspie-
szające elektrony w mikroskopie, h - stała Plancka, m
0
- masa spo-
czynkowa elektronu, e - ładunek elektronu.
Drugim, kluczowym równaniem jest równanie opisujące inten-
sywność pasma Kikuchiego na obrazie dyfrakcyjnym, pochodzące-
go od danej płaszczyzny atomowej hkl:
I f hx ky lz
f hx k
hkl i
i
i i i
i
i
i
= + +





[...]
|
|
|
|
Modelowanie metody pomiaru grubości warstw zahartowanych indukcyjnie z wykorzystaniem zjawiska prądów wirowych
|
|
|
JUSTYNA SZLAGOWSKA-SPYCHALSKA MACIEJ SPYCHALSKI KRZYSZTOF J. KURZYDŁOWSKI
|
Użyteczność wielu elementów konstrukcyjnych zwiększa się dzię-
ki zastosowaniu obróbki powierzchniowej. Jedną z podstawowych
cech determinujących jakość tych elementów jest grubość uzyska-
nych warstw wierzchnich. W ramach kontroli jakości procesów
technologicznych grubość ta jest mierzona rutynowo w wielu gałę-
ziach przemysłu, np. w przemyśle samochodowym, maszynowym,
petrochemicznym, lotniczym. Pomiar grubości warstw wierzch-
nich może być wykonywany bezpośrednio na przekroju detalu lub
metodami pośrednimi, bazującymi na zjawiskach zachodzących
w warstwie oraz na jej granicy z podłożem. Ze względu na rosną-
cą potrzebę skrócenia czasu badań kontrolnych na różnych etapach
produkcji, a także częstą konieczność kontroli w czasie eksploata-
cji, coraz powszechniej stosowane są w tym celu metody pośrednie
o charakterze nieniszczącym.
Do przemysłowych pomiarów grubości warstw stosuje się mię-
dzy innymi metodę prądów wirowych, która jest stosowana do ba-
dań o charakterze "powierzchniowym i podpowierzchniowym".
W podstawowej wersji metoda ta ma charakter porównawczy
i wymaga kalibracji [1], co jest istotnym ograniczeniem w szcze-
gólności w przypadku elementów o złożonej geometrii. Z drugiej
strony rozwój metod symulacji numerycznych pozwala na oblicze-
nia charakterystyk wiroprądowych, umożliwiających bezpośrednie
wyznaczenie grubości warstw metodą prądów wirowych.
Możliwości zastosowania Metody [...]
|
|
|
|
Pomiary energii pękania złączy klejonych z elastyczną warstwą kleju
|
|
|
MICHAŁ K. BUDZIK JULIEN JUMEL KRYSTYNA IMIELIŃSKA MARTIN E. R. SHANAHAN
|
Szersze wykorzystanie techniki klejenia w przemyśle wymaga roz-
woju wiedzy na temat zachowania złączy klejonych i opracowywa-
nia nowych metod badań efektywności adhezji klejów. Stosowa-
ne w środowiskach polskich zespołów zajmujących się badaniem
nowych systemów adhezyjnych, tradycyjne wskaźniki, takie jak:
wytrzymałość statyczna na ścinanie, rozciąganie, moduł sprężysto-
ści wzdłużnej czy postaciowej są mało przydatne z aplikacyjnego
punktu widzenia. Ponadto czyste stany naprężeń są trudne do uzy-
skania, a wyniki badań nie świadczą o możliwościach i zachowaniu
złącza w długim okresie czasu. Dokładniejsze są metody bazujące
na mechanice pękania. Wymagają one jednak popularyzacji pośród
interdyscyplinarnego forum: chemików, materiałowców i mecha-
ników.
Prace prowadzone w Katedrze Inżynierii Materiałowej Wydzia-
łu Mechanicznego Politechniki Gdańskiej we współpracy z Uni-
wersytetem Bordeaux (Francja) stanowią przykład nowoczesnego
podejścia do oceny nowych systemów adhezyjnych przez lepsze
zrozumienie mechanizmów pękania połączeń klejonych. Kolejny
artykuł autorstwa polsko-francuskiego zespołu dotyczy tej nowej
dziedziny inżynierii materiałowej.
Próby wykorzystujące mechanikę pękania, zwłaszcza typ I ob-
ciążenia (rozwieranie), są bardzo ważnym narzędziem określania
własności i trwałości złączy klejonych [1÷11]. Test klina, zwany
często[...]
|
|
|
|
Rozpuszczanie dyfuzyjne stali reaktywnych w kąpieli cynkowej z dodatkiem cyny
|
|
|
ADAM TATAREK HENRYK KANIA PIOTR LIBERSKI PAWEŁ PODOLSKI
|
Cynkowanie stali zawierającej nawet niewielki dodatek krzemu
(z grupy tzw. stali reaktywnych) jest niekorzystne ze względu na
tworzenie się grubych powłok o chropowatej powierzchni i wzrost
zużycia cynku z kąpieli. Zjawisko to jest znane od lat i określane
jest mianem efektu Sandelina [1÷4]. Jednak intensyfikacja reakcji
Fe-Zn nadal stanowi duży problem ekonomiczny w cynkowniach,
szczególnie podczas cynkowania elementów wykonanych z róż-
nych gatunków stali, co przykładowo przedstawiono na rysunku 1.
Zdarza się również, że wyroby stalowe przywożone do Polski nie
spełniają ograniczeń dotyczących obecności krzemu.
Stabilizację przebiegu reakcji pomiędzy żelazem i cynkiem
w szerokim zakresie zawartości krzemu w podłożu można uzyskać,
stosując różnorodne dodatki stopowe do kąpieli cynkowej. Opra-
cowano wiele kąpieli stopowych, o mniej lub bardziej złożonym
składzie chemicznym, zawierających: Ni, Al, Sn, Bi, Pb, Mn, Ti,
V, i in. [5÷10].
W wielu rodzajach kąpieli podstawowym dodatkiem jest cyna
stabilizująca wzrost powłoki oraz zwiększająca jej połysk. Doda-
tek cyny wywołuje też podczas krystalizacji powstawanie na po-
wierzchni powłoki charakterystycznego "kwiatu", składającego się
z ziaren o różnej orientacji krystalograficznej. Efekt ten ma walory
dekoracyjne, jednak wpływa również na zmniejszenie odporności
korozyjnej zabezpieczenia ochronnego. Zawartość cyny w niektó-
rych kąpielach przekraczała do niedawn[...]
|
|
|
|
Struktura i właściwości dyfuzyjnych warstw Ni-Al-Cr
|
|
|
ADAM PIASECKI ANDRZEJ MŁYNARCZAK
|
Przez aluminiowanie i chromoaluminiowanie dyfuzyjne uzyskuje
się warstwy powierzchniowe o właściwościach żaroodpornych [1].
Chromowanie dyfuzyjne stosowane jest dla wyrobów ze stali wyso-
kowęglowych w celu wytworzenia warstw o wysokiej odporności
na zużycie przez tarcie [2], a dla wyrobów ze stali niskowęglowych
w celu wytworzenia warstw odpornych na korozję o strukturze roz-
tworu [3].
Wiele publikacji dotyczy aluminiowania bądź chromoalumi-
niowania stopów żaroodpornych [4÷6]. Dodatkowe nasycenie
warstwy wierzchniej Al czy Al i Cr ma za zadanie zwiększenie
żaroodporności tych stopów. Powstająca w wysokiej temperaturze
zgorzelina zbudowana z Al
2
O
3
, Cr
2
O
3
lub spineli zawierających te
tlenki ogranicza dyfuzję składników z podłoża. Tlenki te mają ni-
skie stężenie defektów, w związku z tym transport reagentów prze-
biega w nich wolno, a szybkość degradacji warstwy i podłoża jest
również mała.
Stopy żaroodporne zawierają obok niklu aluminium i chrom.
W celu wytwarzania warstw żaroodpornych Ni-Al-Cr na niesto-
powych stalach konstrukcyjnych, pokryto je powłoką galwaniczną
niklu. Aluminium i chrom wprowadzono na drodze nasycania dyfu-
zyjnego w mieszaninach proszkowych [7÷9].
Autorzy prac [10÷12] stwierdzili, że warstwy dyfuzyjne wytwo-
rzone przez niklowanie galwaniczne, a następnie nasycanie dyfu-
zyjne aluminium, charakteryzują się większą żaroodpornością niż
warstwy aluminiowane.
CEL, ZAKRES I METODYKA bADAń
Celem pracy, będącej kontynuacją wcześniejszych badań [7÷9],
było określenie właściwości potencjalnych i eksploatacy[...]
|
|
|
|
Struktura i właściwości stopów Alnico wytworzonych metodą szybkiego chłodzenia cieczy
|
|
|
ŁUKASZ WIERZBICKI ELŻBIETA JEZIERSKA ARTUR STANEK MARCIN LEONOWICZ
|
Struktura i właściwości stopów Alnico
wytworzonych metodą szybkiego chłodzenia cieczy
ŁUKASZ WIERZbICKI, ELżbIETA JEZIERSKA, ARTUR STANEK, MARCIN LEONOWICZ
Mgr inż. Łukasz Wierzbicki (lwierzbicki@inmat.pw.edu.pl), dr inż. Elżbieta
Jezierska, prof. dr hab. inż. Marcin Leonowicz - Wydział Inżynierii Materiałowej,
Politechnika Warszawska, mgr inż. Artur Stanek - Instytut Inżynierii Materiałowej,
Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska
WPROWADZENIE
Do lat 70. ubiegłego wieku magnesy Alnico, obok ferrytów, sta-
nowiły najważniejszą grupę materiałów magnetycznie twardych.
Obecnie dzielą one rynek z nowszymi typami magnesów, takimi
jak Sm-Co i Nd-Fe-B.
Mianem Alnico określa się całą rodzinę stopów, znanych pod
różnymi nazwami handlowymi i zawierających głównie trzy fer-
romagnetyczne metale: Fe, Co i Ni oraz mniejsze dodatki Al, Cu
i innych pierwiastków. Podstawowymi zaletami magnesów Alnico
są wysoka temperatura Curie, osiągająca 850°C, i duża wartość re-
manencji. Wszystkie stopy Alnico są bardzo twarde i kruche, dla-
tego niemożliwa jest ich przeróbka plastyczna, zatem podstawowe
metody wytwarzania tych magnesów bazują na odlewaniu lub spie-
kaniu proszków.
Magnesy Alnico podlegały stopniowej ewolucji składu chemicz-
nego i technik wytwarzania. W wyniku zastosowania ulepszonych
technologii możliwe stało się uzyskanie, dla stopów o tym samym
składzie chemicznym, nawet ośmiokrotnego wzrostu maksymal-
nego iloczynu energii magnetycznej [1÷5]. Współczesne magnesy
Alnico można podzielić na trzy grupy:
magnesy izotropowe - Alnico 2, 1.
magnesy anizotropowe magnetycznie, obrabiane cieplnie w polu 2.
magnetycznym, o izotropowej mikrostrukturze ziaren - Alnico
5÷8,
magnesy anizotropowe magnetycznie o strukturze ziaren kolum- 3.
nowych - Alnico 9.
Magnesy Alnico oferowane są w handlu w postaci odlew[...]
|
|
|
|
The application of the hardness indentation method for the evaluation of the fracture toughness of B2 iron aluminides
|
|
|
MARIAN KUPKA KAROL STĘPIEŃ KATARZYNA KULAK
|
The application of the hardness indentation method
for the evaluation of the fracture toughness
of B2 iron aluminides
MARIAN KUPKA, KAROL STęPIEń, KATARZYNA KULAK
Dr hab. Marian Kupka prof. nzw. UŚ (marian.kupka@us.edu.pl ), dr Karol Stę-
pień, mgr inż. Katarzyna Kulak - Institute of Materials Science, The University of
Silesia, Katowice
INTRODUCTION
Materials based on intermetallic phases matrix with long range or-
der structure usually feature low formability, limited resistance to
dynamic load action and susceptibility to brittle fracture. Therefore
common methods of mechanical properties testing, such as static
tensile tests or dynamic tests (e.g. impact tests), are not always suf-
ficient to evaluate technical usability of such materials.
The process of cracking consists of two stages: nucleation and
propagation of cracks of certain critical size or larger. It has been
found that cracking usually starts on local defects of the product,
constituting notches, which may originate both during the techno-
logical process and during operation. As material defects cannot be
entirely avoided, so material’s resistance to fractures propagation
has high practical importance. Depending on the scope of plastic
deformation at the crack tip and this crack length, the following
parameters may provide a measure of specific material crack resist-
ance: the critical stress intensity factor K
IC
, critical fissure opening
δ and the integral of deformation energy at the crack tip J
C
(Rice
integral) [1]. For brittle materials the K
IC
coefficient is the most fre-
quently used crack resistance criterion. It quantitatively relates the
mechanism of crack development in the stress field at flat defor-
mation to specimen’s geometry and method of loading. It is deter-
mined for practically most dangerous case of cracking by [...]
|
|
|
|
Uniepalnione kompozyty epoksydowe
|
|
|
MARIUSZ OLEKSY MACIEJ hENECZKOWSKI BEATA MOSSETY-LESZCZAK HENRYK GALINA GRZEGORZ BUDZIK
|
Żywice epoksydowe stanowią jedną z najważniejszych grup two-
rzyw polimerowych, stosowanych do produkcji materiałów powło-
kowych i izolacyjnych, klejów, osnowy kompozytów i nanokom-
pozytów itp. Powszechnie stosuje się je w elektronice i elektrotech-
nice, a jako materiały konstrukcyjne w przemyśle motoryzacyjnym
i lotniczym. żywice epoksydowe otrzymywane są najczęściej w re-
akcji bisfenolu A i epichlorohydryny. Mogą one być przetwarza-
ne różnymi metodami i charakteryzują się dobrymi właściwościa-
mi mechanicznymi i dielektrycznymi, małym skurczem podczas
utwardzania, odpornością chemiczną oraz bardzo dobrą adhezją do
różnych materiałów [1÷3]. Wadami żywic epoksydowych, które w
niektórych zastosowaniach ograniczają lub uniemożliwiają ich uży-
cie jest stosunkowa mała stabilność termiczna i brak odporności
na płomień. Następstwem wielu pożarów jest rozprzestrzenianie
się ognia, dymu i toksycznych gazów, spowodowanych obecnością
w zagrożonym obszarze palnych tworzyw polimerowych, z których
wykonane są, m.in. elementy instalacji wewnętrznych i wykoń-
czeniowych, wykładziny, dywany, meble itp., ale także elementy
pojazdów i samolotów [4]. Dlatego bardzo ważny jest dobór i zasto-
sowanie skutecznych, a zarazem bezpiecznych środków utrudniają-
cych palenie tworzyw polimerowych.
Jako antypireny, czyli środki zmniejszające palność żywic epok-
sydowych, wykorzystuje się substancje reaktywne i n[...]
|
|
|
|
Wpływ mikrostruktury i tekstury na własności mechaniczne stopu aluminium AA1200 odkształcanego metodą akumulacyjnego walcowania pakietowego
|
|
|
OANNA BOGUCKA HENRYK PAUL THIERRY BAUDIN MARIE-HELENE MATHON
|
Metoda akumulacyjnego walcowania pakietowego (Accumulative
Roll Bonding - ARB) stanowi jedną z wielu technik intensywnych
odkształceń plastycznych (severe plastic deformation). W metodzie
tej walcowaniu zgniotem 50% poddaje się pakiet złożony z dwóch
blach, który następnie jest przecinany i ponownie składany. Umoż-
liwia to wielokrotne powtarzanie procesu. Stosowanie 50% zgniotu
teoretycznie pozwala na zadanie nieograniczonej wielkości skumu-
lowanego odkształcenia przy niezmienionej grubości walcowanego
pasma. Ze strukturalnego punktu widzenia umożliwia to otrzyma-
nie submikronowych wielkości ziarna, co w konsekwencji może
prowadzić do silnych zmian we własnościach wytrzymałościowych
i plastycznych. Procesy rozdrobnienia mikrostruktury, oprócz moż-
liwości otrzymania żądanej kombinacji własności mechanicznych,
mogą wpływać także na obniżenie temperatury występowania efek-
tu nadplastyczności, jak to wykazano w pracach [1, 2]. Ponieważ
proces walcowania jest powszechnie wykorzystywany w przetwór-
stwie metali i stopów, zastosowanie techniki ARB w praktyce prze-
mysłowej jest łatwe do zaaplikowania, a możliwość przetwarzania
blach o dużych rozmiarach stanowi dużą zaletę tej metody.
W literaturze przedmiotu znaczna liczba publikacji dotyczy ana-
lizy rozwoju mikrostruktury oraz tekstury i wpły[...]
|
|
|
|
Zmarł Profesor Stefan Maciej Wojciechowski
|
|
Czasopismo naukowo-techniczne
redagowane przy współudziale
POLSKIEGO
TOWARZYSTWA
MATERIAŁOZNAWCZEGO
NR 5 (177) ROK XXXI
WRZESIEŃ-PAŹDZIERNIK 2010
ORGAN NACZELNEJ ORGANIZACJI TECHNICZNEJ
Zmarł Profesor
Stefan Maciej Wojciechowski
K olegium Redakcyjne i Rada Programowa
"Inżynierii Materiałowej" z głębokim ża-
lem dzielą się z Gronem Czytelników smutną
wiadomością, że w dniu 2 października 2010
roku zmarł w wieku 85 lat Prof. zw. dr hab.
inż. Stefan Maciej Wojciechowski, Dok-
tor Honoris Causa Politechniki Szczecińskiej,
Honorowy Profesor Politechniki Śląskiej. Zo-
stał pochowany na Cmentarzu Powązkowskim
w Warszawie w dniu 11 paździe[...]
|
|
|
|
Twój Profil
Twój koszyk
